實驗四十 光電效應測定普郎克常數(shù)

1、實驗四十光電效應測定普郎克常數(shù) 【實驗目的】1. 了解光電效應的基本規(guī)律，驗證愛因斯坦光電效應方程。2. 掌握用光電效應法測定普朗克常數(shù)h?！緦嶒炘怼抗怆娦膶嶒炇疽鈭D如圖所示，圖中GD是光電管，K是光電管陰極，A為光電管陽極，G為微電流計，V為電壓表，E為電源，R為滑線變阻器，調節(jié)R可以得到實驗所需要的加速電位差。光電管的A、K之間可獲得從一U到0再到 十U連續(xù)變化的電壓。實驗時用的單色光是從低壓汞燈光譜中用干涉濾色片過濾得到的，其波長分別為365nm、405nm、436nm、546nm、577nm。無光照陰極時，由于陽極和陰極是斷路的，所以G中無電流通過。用光照射陰極時，由于陰極釋放出

2、電子而形成陰極光電流(簡稱陰極電流)。加速電位差UAK越大，陰極電流越大，當 增加到一定數(shù)值后，陰極電流不再增大而達到某一飽和值，它的大小與照射光的強度成正比(如圖所示)。加速電位差為負值時，陰極電流會迅速減少，當加速電位差負到一定數(shù)值時，陰極電流變?yōu)?，與此對應的電位差稱為截止電位差。這一電位差用Ua來表示。光電子從陰極逸出時具有初動能，其最大值等于它反抗電場力所做的功，即： 因為Ua，所示初動能大小與光的強度無關，只是隨著頻率的增大而增大。Ua的關系可用愛因斯坦方程表示如下： 此式表明截止電壓Ua是頻率的線形函數(shù)，直線斜率K=h/e ，實驗時用不同頻率的單色光（、）照射陰極，測出相對應的截

3、止電位差（、），然后作出Ua圖，由此圖的斜率即可以求出h。本實驗的關鍵是正確確定截止電位差，作出Ua圖。 截止電位差的確定： 對于不同的光電管應該根據其電流特性曲線的不同采用不同的方法來確定其截止電位差。假如光電流特性的正向電流上升得很快，反向電流很小，則可以用光電流特性曲線與暗電流特性曲線交點的電位差近似地當作截止電位差Ua(交點法)。【實驗內容】1. 測試前準備 （1）儀器連接將測試儀及汞燈電源接通（蓋上光電管暗箱遮光蓋），預熱20min。調整光電管與汞燈距離為約40cm并保持不變。將“電流量程”選擇開關置于所選檔位，進行測試前調零。并將示波器調節(jié)好，使其進入測試狀態(tài)。（2）示波器的連接與

4、設置a. 將實驗儀的信號輸出端、同步輸出端分別接在示波器CH1和EXT.TRIG端；開啟電源，5s鐘后，示波器顯示屏出現(xiàn)CH1的五個菜單，設置“耦合”為交流，“帶寬限制”為關閉，“檔位調節(jié)”為粗調，“控頭”為1X，“反向”為關閉。b. 調節(jié)垂直SCALE旋鈕，使顯示屏左下角指示CH1通道靈敏度約為200mV-500mV/div。c. 調節(jié)水平SCALE旋鈕，使顯示屏右下角指示Time約為20s。d. 待信號輸入（測試開始）調節(jié)垂直POSITION旋鈕，使波形居中。e. 待信號輸入（測試開始）后，微調觸發(fā)電平LEVEL旋鈕，使波形清晰、穩(wěn)定。2測普朗克常數(shù)h 測量截止電壓時，“伏安特性測試截止電

5、壓測試”狀態(tài)鍵應為截止電壓測試狀態(tài)?！半娏髁砍獭遍_關應處于10-13 A擋。（1）手動測量使“手動自動”模式鍵處于手動模式。將直徑4mm的光闌及365.0nm的濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上，打開汞燈遮光蓋。按步長為0.01V調節(jié)電壓（從-2V到0V），觀察電流值的變化，尋找電流為零時對應點，以其絕對值作為該波長對應的Ua的值，并將數(shù)據記下來。依次換上404.7 nm、435.8 nm、546.1nm、577.0 nm的濾色片，重復以上測量步驟。（2）自動測量將“手動/自動”模式鍵切換到自動模式。此時電流表左邊的指示燈閃爍，表示系統(tǒng)處于自動測量掃描范圍設置狀態(tài)，用電壓調節(jié)鍵可設置掃描起始和終止

6、電壓。對各條譜線，我們建議掃描范圍大致設置為：365nm，1.901.50V；405nm，1.6001.20V；436nm，l.350.95V；546nm，0.800.40V；577nm，0.650.25V。 測試儀設有5個數(shù)據存儲區(qū)，每個存儲區(qū)可存儲500組數(shù)據，并有指示燈表示其狀態(tài)。燈亮表示該存儲區(qū)已存有數(shù)據，燈不亮為空存儲區(qū)，燈閃爍表示系統(tǒng)預選的或正在存儲數(shù)據的存儲區(qū)。（3）測光電管的伏安特性曲線此時,“伏安特性測試截止電壓測試”狀態(tài)鍵應為伏安特性測試狀態(tài)?！半娏髁砍獭遍_關應撥至 10-10 A擋，并重新調零。將直徑4mm的光闌及所選譜線的濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上。測伏安特性曲線可選用“手動/自動”兩種模式之一，測量的最大范圍為l50V，自動測量時步長為1V，儀器功能及使用方法如前所述?？赏瑫r觀察5條譜線在同一光闌、同一距離下伏安飽和特性曲線。可同時觀察某條譜線在不同距離(即不同光強)、同一光闌下的伏