光電效應(yīng)及普朗克常數(shù)的測(cè)定

1、光電效應(yīng)及普朗克常數(shù)的測(cè)定第1頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一 光電效應(yīng)是19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)的，詳細(xì)的研究一直到1914年，研究中發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)的基本規(guī)律，無法用麥克斯韋的經(jīng)典電磁理論作出完滿的解釋。1905年愛因斯坦應(yīng)用普朗克的量子論，提出光量子概念，給光電效應(yīng)以正確的解釋。其中普朗克常數(shù)是現(xiàn)代物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù)；由光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)可簡單準(zhǔn)確地測(cè)定普朗克常數(shù)，實(shí)驗(yàn)有助對(duì)光的量子性的理解。第2頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 通過光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)了解光的量子性。 2. 測(cè)量光電管的弱電流特性,找出不同光頻率下的截止電壓。 3. 驗(yàn)證愛因斯坦方

2、程，并由此求出普朗克常數(shù)。第3頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一實(shí)驗(yàn)原理 在光的照射下，電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫光電效應(yīng)。VGAK+RE+光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理圖某一頻率下,某一光強(qiáng)時(shí)光電管的伏安特性曲線第4頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一1. 實(shí)驗(yàn)規(guī)律 （2）截止電壓U0 與入射光頻率具有線性關(guān)系。（1）僅當(dāng) 0（截止頻率）時(shí)才發(fā)生光電效應(yīng)，截止頻率與材料有關(guān)，但與入射光強(qiáng)無關(guān)。U0 n 曲線第5頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一(3)在同一頻率下，飽和光電流強(qiáng)度Im 正比于入射光強(qiáng)P。(4)光電效應(yīng)是瞬時(shí)效應(yīng)。當(dāng)光照射到金屬

3、表面時(shí)，幾 乎立即就有光電子逸出。 同一頻率,不同入射光強(qiáng)時(shí)IUAK曲線第6頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一向外輻射 。至于光電效應(yīng)，是具有能量 的一個(gè)光子作用于金屬中的一個(gè)自由電子，并把它的全部能量都交給這個(gè)電子而造成的。如果電子脫離金屬表面耗費(fèi)的能量為 的話，則由光電效應(yīng)打出來的電子的動(dòng)能為或 愛因斯坦認(rèn)為從一點(diǎn)發(fā)出的光不是按麥 克斯韋電磁學(xué)說指出的那樣以連續(xù)分布的形 式把能量傳播到空間，而是頻率為 的光以 為能量單位(光量子) 的形式一份一份地 式中 為普克朗常數(shù), 為入射光的頻率， 為電子的質(zhì)量， 為光電子逸出金屬表面時(shí)的初速度， 為受光線照射的金屬材料的逸出功

4、(或功函數(shù))。2. 愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋第7頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一實(shí)驗(yàn)器材普朗克常數(shù)測(cè)定儀微電流測(cè)試儀、測(cè)試臺(tái)第8頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測(cè)試前準(zhǔn)備: 蓋上光電管暗箱和汞燈的遮光蓋，將光電管與汞燈距離調(diào) 整并保持在400mm，接通測(cè)試儀及汞燈電源，預(yù)熱約15min。 （注意：汞燈一旦開啟，不要隨意關(guān)閉）(2) 測(cè)試儀調(diào)零：蓋上光電管暗箱和汞燈的遮光蓋，“電壓”選 擇在2V+2V檔，“電流量程”選擇在10-13A檔，旋轉(zhuǎn)“電 流調(diào)零” 旋鈕使“電流表”指示為零。 （注意：每次調(diào)換“電流量程”，都應(yīng)重新調(diào)零)第9頁

5、，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一(3) 調(diào)整光路：先取下光電管暗箱遮光蓋，將直徑為4mm的光闌及波長為nm的濾光片插在光電管入射窗孔前，再取下汞燈的遮光蓋，使汞燈的365.0出射光對(duì)準(zhǔn)光電管入射窗孔。 （注意：嚴(yán)禁讓汞光不經(jīng)過濾光片直接入射光電管）第10頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一2. 用零電流法測(cè)定h 將“電壓”選擇按鍵置于2V+0V檔，“電流量程”選擇在10-13A檔并重新調(diào)零。將直徑為4mm的光闌及波長為365.0nm的濾光片插在光電管入射窗孔前，調(diào)節(jié)電壓UAK，使得光電流I為零，此時(shí)測(cè)試儀中顯示的電壓值即可認(rèn)為是該入射光頻率對(duì)應(yīng)的截止電

6、壓。重復(fù)測(cè)量4次，填入表1中。 依次更換其余四個(gè)濾光片（注意：一定要先蓋上汞燈的遮光蓋再更換濾光片），測(cè)出各自對(duì)應(yīng)的截止電壓。第11頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一表1 光闌孔f =4mm 波長l (nm) 365.0404.7435.8546.1577.08.2147.4076.8795.4905.196截止電壓1234 平均值第12頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一3. 測(cè)光電管的伏安特性曲線(IUAK曲線) 將“電壓”選擇按鍵置于1V+35V檔，將“電流量程”選擇開關(guān)置于1010A并重新調(diào)零，將直徑為4mm的光闌及波長365.0nm的濾光片插

7、在光電管入射窗孔前。(1) 從截止電壓開始由低到高調(diào)節(jié)電壓，直至30V（不高于30V）。 從截止電壓到0V 區(qū)間，電壓取值間隔為0.25V; 從0V到8V 區(qū)間，電壓取值間隔為1.5V; 從8V到35 V 區(qū)間，電壓取值間隔為3V; 每取一電壓值，記錄一電流值到表2中。 第13頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一 為了使每個(gè)電流值都有三位有效數(shù)字，測(cè)量過程中須變換“電流量程” 。 （注意：每次調(diào)換“電流量程”，都應(yīng)重新調(diào)零) (2) 換上其他濾光片，重復(fù)步驟(1)。365.0nm光闌4mm435.8nm光闌4mm第14頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一五.注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)不必要求暗室環(huán)境，但應(yīng)避免背景光強(qiáng) 的劇烈變化。2. 實(shí)驗(yàn)過程中注意隨時(shí)蓋上汞燈的遮光蓋，嚴(yán)禁讓 汞光不經(jīng)過濾光片直接入射光電管窗口。3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)蓋上光電管暗箱和汞燈的遮光蓋！第15頁，共16頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)24分，星期一六. 數(shù)據(jù)處理用