光电效应法测普朗克常量实验

实验报告：光电效应法测普朗克常量

张贺 PB07210001

一、实验题目：

光电效应法测普朗克常量

二、实验目的：

了解光电效应的基本规律。并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。

三、实验仪器:

四、实验原理：

当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。

光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。其中S为真空光电管，K为阴极，A为阳极。当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G中无电流流过，当用一波长比较短的单色光照射到阴极K上时，形成光电流，光电流随加速电位差U变化的伏安特性曲线如图8.2.1-2所示。

光电管、滤波片、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表

1.光电流与入射光强度的关系

光电流随加速电位差U的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值和值IH，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U= UA-UK变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差Ua存在，当电位差达

实 验 报 告 评分：

胡晟

实验题目：光电效应法测普朗克常量 实验目的：1.了解光电效应的基本规律；

2.用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。

实验原理：当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。

光电效应实验原理如图8.2.1-1所示。

1．

光电流与入射光强度的关系

光电流随加速电位差U的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值和值IH，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U= UA-UK变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差Ua存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。 2．

光电子的初动能与入射频率之间的关系

光电子从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电子逆着电场力方向由K极向A极运动。当U=Ua时，光电子不再能达到A极，光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。即

12mv2?e

在光电效应测普朗克常量实验误差

1） 根据爱因斯坦光电效应方程：1/2mvv=hv-Wk 式中m为电子质量，v为光电子的最大速度，Wk为该金属的逸出功，它的大小与入射光频率v无关，只决定于金属本身的属性。 一束频率为v的单色光入射在真空光电管的光阴极K上。在光电管的收集极(阳板)C和光阴极K之间外加一反向电压，使得C、K之间建立起的电场，对光阴极中逸出的光电子起着阻挡它们到达收集极的作用(减速作用)。随着两极间负电压的逐渐增大，到达收集极的光电子，亦即流过微电流计G的光电流将逐渐减小。当U=Uo`时，光电流将为零。此时逸出金属表面的光电子全部不能到达收集极。Uo`称为外加遏止电势差。 （2）由于光电管在制造过程中的工艺问题及电极结构上的种种原因，在产生阴极光电流的同时，还伴随着下列两个主要物理过程： 反向电流,光电管制作过程中，工艺上很难做到阳极不被阴极材料所沾染，而且这种沾染在光电管使用过程中还会日趋严重。所以当光射到阳极C上或阴极K漫反射到阳极C上，致使阳级C也发射光电子，而外电场对这些光电子却是一个加速场，因此它们很容易到达阴极而形成反向电流。 暗电流和本底电流,当光电管不受任何光照射时，在外加电

什么叫光电效应？

1)概述

在光的照射下，使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应。 (2)说明

①光电效应的实验规律。

a．阴极(发射光电子的金属材料)发射的光电子数和照射发光强度成正比。 b．光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说，光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。

c．仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率蛳叫做极限频率(或叫做截止频率)，相应的波长λ。叫做红限波长。不同物质的极限频率”。和相应的红限波长λ。是不同的。

d．从实验知道，产生光电流的过程非常快，一般不超过lO-9秒；停止用光照射，光电流也就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。

②解释光电效应的爱因斯坦方程：根据爱因斯坦的理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量hυ后，能量增加，不需要积累能量的过程。如果电子吸收的能量hυ足够大，能够克服脱离原子所需要的能量(即电离能量)I和脱离物体表面时的逸出功(或叫做功函数)W，那末电子就可以离开物体表面脱逸出来，成为光电子，这就是光电效应。 爱因斯坦方程是

hυ=(1/2)mv2+I+W

式中(1/2)mv2是脱出

广东第二师范学院学生实验报告

院（系）名称 物理系 专业名称 物理教育 实验课程名称 实验项目名称 实验时间 2014年12月18日 实验成绩 果与分析、实验心得 姓名 学号 115506020 近代物理实验（2） 光电效应测定普朗克常量实验 实验地点 物理楼五楼 指导老师签名 班别 11物理本四B 内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结实验目的： 1.通过实验加深对光的量子性的认识； 2.用最高频滤波片，测量光电管的伏安特性曲线； 3.通过光电管的弱电流特性，测出不同频率下的遏止电压（三种方法任选其一），求出普朗克常量； 实验仪器： 高压汞灯、干涉滤光片、光阑，光电效应实验仪。 实验步骤： 1．测试前准备 仔细阅读光电效应实验指导及操作说明书。 将实验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上），预热20分钟。 调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。 用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端（后面板上）连接起来（红—红，蓝—蓝）。 2．测光电管伏安特性曲线 将“电流量程”选择开关置于所选档位（-2V-30V）（测伏安特性时

爱因斯坦光电效应方程的验证和普朗克常量的测定

摘要

本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程，验证了爱因斯坦光电效应方程并精确测量了普朗克常量及红限频率，通过对实验得出的数据仔细分析比较，探讨了误差现象及其产生的原因，根据实验过程中得到的体会和思索，提出了一些改进实验仪器和条件的设想。

关键字

爱因斯坦光电效应方程；光电流；普朗克常量

Abstract

In this paper, commonly used in university physics experiment measuring Planck's constant photoelectric effect of the basic principles of experiments and experimental operations, verified Einstein's photoelectric effect equation and the accurate measurement of the Planck constant and the red limit frequency of experimental process

实验三十八 光电效应法测普朗克常数

Experiment 38 Determining the Planck’s constant using photoelectric effect 量子力学是近代物理的基础之一，而光电效应对认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑似的意义。随着科学技术的发展，光电效应己广泛应用于工农业生产、国防和许多科技领域。利用光电效应制成的光电器件，如光电管、光电池、光电倍增管等已成为生产和科研中不可缺少的器件。普朗克常数是自然科学中一个很重要的常数，它可以用光电效应法简单而又准确地求出。

1905年爱因斯坦大胆地把1900年普朗克在进行黑体辐射研究过程中提出的辐射能量不连续（量子化）的观点应用于光辐射，提出“光量子”概念，成功地解释了光电效应现象。对于爱因斯坦的假设，许多学者都企图通过自己的工作来验证爱因斯坦方程的正确性。然而卓有成效的工作应该属于芝加哥大学莱尔逊实验室的密立根，他经过十年左右的时间，对光电效应开展全面的实验研究，对爱因斯坦方程做出了成功的验证，并精确测出了普朗克常数h=6.62619?10?34Js，推动了量子理论的发展，树立了一个实验验证科学理论的良好典范。爱因斯坦和密立根都因光电效应等

学 士 学 位 论 文

论文题目：光电效应测普朗克常数实验研究

姓院专年学名 系 业 级 号

2009年5月20日

指导教师 目 录

1. 引言 2. 实验原理

3影响测量精度的主要因素分析 3.1暗电流的影响 3.2反向电流的影响 3.3本底电流的影响

3.4滤波片及其他因素的影响 4.测量方法比较分析 4.1零点法 4.2拐点法 4.3补偿法 4.4解析法 5.1 无损探伤

5.2 磁强计 5.3 大地磁测量 5.4 地下无线电通讯 6. 总结 参考文献 致谢

1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 4 5 8

8 9 10 10 10 10

光电测量普朗克常量的实验研究

摘要： 赫兹在1987年证实电磁波的存在和光的电磁理论时发现了光电效应，为了解释光电

效应的现象，爱因斯坦在普朗克量子学说的基础上提出了光电子理论。利用光电效应测量普朗克常数是大学物理基本实验之一。由于各种因素的影响遏制电压难以准确测量造成了测量结果不准确。本文分析比较了几种常用的测量遏制电压的方法，并对实验结果进行了分析。

关键词：光电效应；普朗克常数

Phototube Experimental Meas

学 士 学 位 论 文

论文题目：光电效应测普朗克常数实验研究

姓院专年学名 系 业 级 号

2009年5月20日

指导教师 目 录

1. 引言 2. 实验原理

3影响测量精度的主要因素分析 3.1暗电流的影响 3.2反向电流的影响 3.3本底电流的影响

3.4滤波片及其他因素的影响 4.测量方法比较分析 4.1零点法 4.2拐点法 4.3补偿法 4.4解析法 5.1 无损探伤

5.2 磁强计 5.3 大地磁测量 5.4 地下无线电通讯 6. 总结 参考文献 致谢

1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 4 5 8

8 9 10 10 10 10

光电测量普朗克常量的实验研究

摘要： 赫兹在1987年证实电磁波的存在和光的电磁理论时发现了光电效应，为了解释光电

效应的现象，爱因斯坦在普朗克量子学说的基础上提出了光电子理论。利用光电效应测量普朗克常数是大学物理基本实验之一。由于各种因素的影响遏制电压难以准确测量造成了测量结果不准确。本文分析比较了几种常用的测量遏制电压的方法，并对实验结果进行了分析。

关键词：光电效应；普朗克常数

Phototube Experimental Meas

实验8 光电效应及普朗克常数测定

一、实验目的：

1．通过实验深刻理解爱因斯坦的光电子理论，了解光电效应的基本规律；

2．掌握用光电管进行光电效应研究的方法；

3．学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。

二、实验仪器：

高压汞灯、滤色片、光电管、微电流放大器（含电源）。

三、实验原理：

爱因斯坦从他提出的“光量子”概念出发，认为光并不是以连续分布的形式把能量传播到空间，而是以光量子的形式一份一份地向外辐射。对于频率为ν的光波，每个光子的能量

为νh ，其中，h ＝6.6261×10-34焦耳·秒，称为普朗克常数。

当频率为ν的光照射金属时，具有能量 h ν的一个光子和金属中的一个电子碰撞，光子把全部能量传递给电子。电子获得的能量一部分用来克服金属表面对它的束缚，剩余的能量就成为逸出金属表面后光电子的动能。显然，根据能量守恒有：

s k W h E -=ν （1）

这个方程称为爱因斯坦方程。这里Ｗs 为逸出功，是金属材料的固有属性。对于给定的金属材料，Ｗs 是一定值。

爱因斯坦方程表明：光电子的初动能与入射光频率之间呈线性关系。入射光的强度增加时，光子数目也增加。这说明光强只影响光电子