光電效應(yīng)試驗(yàn)報(bào)告

1、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告廣州大學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告院（系）名稱(chēng)班 別姓名專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)課程名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)成事I- 指導(dǎo)老師簽名內(nèi)容包含：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)使用儀器與材料、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析、實(shí)驗(yàn)心得【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)光的量子性的認(rèn)識(shí)；2. 用最高頻濾波片，測(cè)量光電管的伏安特性曲線(xiàn)；3. 通過(guò)光電管的弱電流特性，測(cè)出不同頻率下的遏止電壓（三種方法任選其一），求出普朗克常量；【實(shí)驗(yàn)使用儀器與材料】高壓汞燈、干涉濾光片、光闌，光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀【實(shí)驗(yàn)步驟】1. 測(cè)試前準(zhǔn)備仔細(xì)閱讀光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及操作說(shuō)明書(shū)。將實(shí)驗(yàn)儀及汞燈電源接通（汞燈

2、及光電管暗箱遮光蓋蓋上），預(yù)熱20分鐘。調(diào)整光電管與汞燈距離為約 40c m并保持不變。用專(zhuān)用連接線(xiàn)將光電管暗箱電壓輸入端與實(shí)驗(yàn)儀電壓輸出端（后面板上）連接起來(lái)（紅紅，藍(lán)一藍(lán)）。2. 測(cè)光電管伏安特性曲線(xiàn)將“電流量程”選擇開(kāi)關(guān)置于所選檔位（-2V-30V）（測(cè)伏安特性時(shí)處于10-10A檔），進(jìn)行測(cè)試前調(diào)零。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀在開(kāi)機(jī)或改變電流量程后， 都會(huì)自動(dòng)進(jìn)入調(diào)零狀態(tài)。 調(diào)零時(shí)應(yīng)將高低杠暗箱電流輸出端 K與實(shí)驗(yàn)儀微電流輸入端斷開(kāi)，旋轉(zhuǎn)“調(diào)零”旋鈕 使電流指示為000.0。調(diào)節(jié)好后，用專(zhuān)用電纜將電流輸入連接起來(lái)，系統(tǒng)進(jìn)入測(cè)試狀 態(tài)。將“伏安特性測(cè)試/遏止電壓測(cè)試”狀態(tài)鍵切換到伏安特性測(cè)試檔位。將直

3、徑4mm勺光闌及0.365nm濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上.測(cè)伏安特性曲線(xiàn)時(shí)，電壓調(diào)節(jié)的范圍為-230V,步長(zhǎng)自定。記錄所測(cè)UAK及I的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出上述給定波長(zhǎng)的伏安特性曲線(xiàn)。3. 測(cè)量遏止電壓，求得朗克常量 h測(cè)量遏止電壓時(shí)，“電流量程”開(kāi)關(guān)應(yīng)處于10-12A檔.將直徑4mnm勺光闌及365.0nm 的濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上，打開(kāi)汞燈遮光蓋。此時(shí)電壓表顯示 UAK的值， 單位為伏；電流表顯示與 UAK寸應(yīng)的電流值I，單位為所選擇的“電流量程”。零電流法：在測(cè)量各譜線(xiàn)的遏止電壓 0U時(shí)，可采用零電流法，即直接將各譜線(xiàn)照射 下測(cè)得的電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓 UAK的絕對(duì)值作為遏止電

4、壓 0UL此法的前提是陽(yáng)極 反向電流、暗電流和本底電流都很小，用零電流法測(cè)得的遏止電壓與真實(shí)值相差較小。 且各譜線(xiàn)的遏止電壓都相差 U對(duì)0Uv曲線(xiàn)的斜率無(wú)大的影響，因此對(duì) h的測(cè)量 不會(huì)產(chǎn)生大的影響。從低（-2 V）到高調(diào)節(jié)電壓（絕對(duì)值減?。?，觀察電流值的變化， 尋找電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的U,以其絕對(duì)值作為該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的 U的值。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等）】表1-1 :不同頻率下的遏止電壓表入（nm）365404.7435.8546.1577v (10X4)8.2197.4136.8845.4935.199|Ua|(v)1.7271.3571.1290.5440.418表1-2 :入=

5、365 （nm）時(shí)不同電壓下對(duì)應(yīng)的電流值U/(v)-1.927-1.827-1.727-1.627-1.527-1.427-1.327I/(10A-11)A-0.4-0.200.93.98.214U/(v)-1.227-1.127-1.027-0.927-0.827-0.727-0.718I/(10A-11)A24.238.152668097.2100表1-3 :入=404.7 (nm 時(shí)不同電壓下對(duì)應(yīng)的電流值U/(v)-1.477-1.417-1.357-1.297-1237-1.177-1.117I/(10A-11)A-1-0.401.84.11016.2U/(v)-1.057-0.997

6、-0.937-0.877-0.817-0.757-0.737I/(10A-11)A24.236.249.863.98093.9100表1-4 :入=435.8 (nm 時(shí)不同電壓下對(duì)應(yīng)的電流值U/(v)-1.229-1.179-1.129-1.079-1.029-0.979-0.929I/(10A-11)A-1.8-0.4024.210.217.9U/(v)-0.879-0.829-0.779-0.729-0.679-0.629-0.575I/(10A-11)A24.836475971.683.8100表1-5 :入=546.1 (nm 時(shí)不同電壓下對(duì)應(yīng)的電流值U/(v)-0.604-0.57

7、4-0.544-0.54-0.484-0.454-0.424I/(10A-11)A-4-203.81016.224U/(v)-0.394-0.364-0.334-0.304-0.274-0.244-0.242I/(10A-11)A344656.27284.298.2100表1-6 :入=577 ( nm)時(shí)不同電壓下對(duì)應(yīng)的電流值U/(v)-0.478-0.448-0.418-0.388-0.358-0.328-0.298I/(10A-11)A-31-1.802610.216.1U/(v)-0.268-0.238-0.208-0.178-0.1480.118-0.088I/(10A-11)A22

8、.131.839.8495868.279.8U/(v)-0.058-0.04I/(10A-11)A90.1100原始記錄:波長(zhǎng)（nm）電壓（V）電流（1014A）頻率(1014Hz)第一組365-1.79408.214第二組405-1.47807.408第三組435-1.27306.879第四組546-0.62005.49數(shù)據(jù)處理：將數(shù)據(jù)代入公式得：第一、第二組：h仟 6.23*10-34J*s第二、第三組：h2 6.23*10 -34J*s第三、第四組：h36.15*10 -34J*s第一、第四組：h3 6.18*10-34J*sh 平均6.20*10 -34J*s絕對(duì)誤差：6.20*10

9、-34J*s-6.626*10 -34J*s=-0.426*10 -34J*s相對(duì)誤差：(6.20*10 -34J*s-6.626*10 -34J*s ) /6.626*10 -34J*s=-0.0648遢止電壓與頻率的關(guān)系十上365皿 上.7nm -*-=435,8nm *=516, Inin 一冶血/1廿*Til U J3-上7 57如c實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電流特性曲線(xiàn)拐點(diǎn)與頻率的關(guān)系:波長(zhǎng)Vnm577546.1435.8404.7365頻率f（*10A14）5.205.496.887.418.22U(v)-0.268-0.514-0.929-1.057-1.427計(jì)算：K=(-1.427+0.26

10、8) /(8.22-5.2 ) *10A14=3.8*10A-1519h=ek=1.6*10 *3.8*10A-15 =6.14*10-34(6.6-6.4 ) *10-34/6.6*10 -34*100%=3%【實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析】1. 通過(guò)上面的數(shù)據(jù)分析，得到的普朗克常量為6.14*10-34與實(shí)際普朗克常量有一定誤差，但在誤差允許范圍內(nèi)5%.本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用不同的方法都測(cè)出了普朗克常數(shù)，但都有一定的實(shí)驗(yàn)誤差，據(jù)分析誤差產(chǎn)生原因是：1.暗電流的影響，暗電流是光電管沒(méi)有受到光照射時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生電流，它是由于熱電子發(fā)射、和光電管管殼漏電等原因造成；3.本底電流的影響，本底電流是由于室內(nèi)的各種漫反射光線(xiàn)射

11、入光電管所致，它們 均使光電流不可能降為零 且隨電壓的變化而變化3.理論本身就有一定的誤差，例如，1963年Ready等人用激光作光電發(fā)射實(shí)驗(yàn)時(shí)， 發(fā)現(xiàn)了與愛(ài)因斯坦方程偏離的奇異光電發(fā)射。1968年Teich和Wolga用GaAs激光器發(fā)射的hn=1.48eV的光子照射逸出功為 A=2.3eV的鈉金屬時(shí)，發(fā)現(xiàn)光電流與光強(qiáng) 的平方成正比。按愛(ài)因斯坦方程，光子的頻率處于鈉的閥頻率以下， 不會(huì)有光電子發(fā) 射，然而新現(xiàn)象卻發(fā)生了，不但有光電子發(fā)射，而且光電流不是與光強(qiáng)成正比，而是與光強(qiáng)的平方成正比。于是，人們?cè)O(shè)想光子間進(jìn)行了“合作”，兩個(gè)光子同時(shí)被電子吸收得以躍過(guò)表面能壘，稱(chēng)為雙光子光電發(fā)射。后來(lái)，進(jìn)

12、一步的實(shí)驗(yàn)表明，可以三個(gè)、 多個(gè)、甚至40個(gè)光子同時(shí)被電子吸收而發(fā)射光電子，稱(chēng)為多光子光電發(fā)射。人們推 斷，n光子的光電發(fā)射過(guò)程的光電流似乎應(yīng)與光強(qiáng)的n次方成正比。4.入射光的強(qiáng)度對(duì)光電流的大小有影響當(dāng)某一光的頻率確定后，如果可以使得陰極板發(fā)生光電效應(yīng)， 當(dāng)光強(qiáng)度增加時(shí)，也即 單位時(shí)間的光量子個(gè)數(shù)增加，于是就有單位時(shí)間被激發(fā)出的電子個(gè)數(shù)會(huì)增加， 于是光 電流就會(huì)增大。當(dāng)某一光的頻率不足以使得陰極板發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)， 光強(qiáng)的增減對(duì)光 電流無(wú)影響，因?yàn)橹潦贾两K都不會(huì)有光電流?！緦?shí)驗(yàn)心得】通過(guò)這次的實(shí)驗(yàn)加深了對(duì)光的量子性的認(rèn)識(shí)；學(xué)會(huì)使用用最高頻濾波片，測(cè)量光電管的伏安特性曲線(xiàn)；通過(guò)光電管的弱電流特性，測(cè)出不同頻率下的遏止電壓，最重要的 是通過(guò)自己實(shí)驗(yàn)求出了普朗克常量； 實(shí)驗(yàn)思考題：1.光電管為什么要裝在暗盒中？答：光電管裝在暗盒中一方面