光電效應(yīng)和普朗克常數(shù)的測定

實(shí)驗(yàn)十一光電效應(yīng)和普朗克常數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)背景：光電效應(yīng)是指一定頻率的光照射在金屬表面時(shí)，會(huì)有電子從金屬表面溢出的現(xiàn)象。光電效應(yīng)對于認(rèn)識光的本質(zhì)及早期量子理論的發(fā)展，具有里程碑式的意義。一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，了解光電效應(yīng)2，利用光電效應(yīng)方程和能量守恒方程，求出普朗克常數(shù)3，測量伏安特性曲線4，探索電流與光闌直徑之間的關(guān)系，求表達(dá)式5，探索電流與距離之間的關(guān)系，求表達(dá)式二，實(shí)驗(yàn)原理愛因斯坦的光電效應(yīng)方程：h*ν=mvo^2/2+A含義：由光量子理論，光子具有能量為h*ν。當(dāng)光照射到金屬表面時(shí)，光子的能量被金屬中的電子吸收，一部分能量轉(zhuǎn)化為電子克服金屬表面吸收力的功，剩下的即轉(zhuǎn)化為電子溢出時(shí)的動(dòng)能。即實(shí)現(xiàn)能量守恒。如果外加一個(gè)反向電場，將會(huì)減弱電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，當(dāng)剛好相抵消時(shí)，回路中電流為零。此時(shí)有eUo=m*v^2/2;代入上式中，有h*ν=e*Uo+A進(jìn)行變換，得Uo=h/e*ν-CC為一個(gè)常數(shù)。因此，只要求出Uo和ν的關(guān)系，求出斜線的斜率，即可知道普朗克常數(shù)。三，實(shí)驗(yàn)儀器ZKY-GD-4型智能光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀5個(gè)透射率分別為365.0nm404.7nm435.8nm546.1nm577.0nm個(gè)蓋子3個(gè)直徑分別為2mm，4mm，8mm的光闌四，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理1，測定截止電壓UoL=400mm；光闌孔徑φ=4mm分別用五種濾光片，調(diào)節(jié)電壓使回路電流為0，記錄截止電壓Uo波長（nm）365.0404.7435.8546.1577.0Uo（V）-1.719-1.386-1.178-0.618-0.468由公式c=ν*λ，可計(jì)算各波長光所對應(yīng)的頻率頻率（10^(14)Hz）8.227.416.885.495.20Uo（V）-1.719-1.386-1.178-0.618-0.468用MATLAB作截止電壓Uo-頻率λ圖，并進(jìn)行最小二乘法擬合：R-Square=99.95%，顯然成線性關(guān)系，得斜率|k|=0.4099由公式：Uo=k*λ-A=h/e*λ-A得h=k*e其中e=1.602176565(35)×10-19

J得實(shí)驗(yàn)值普朗克常量h=6.5673×10^（-34）J·s普朗克常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值：h=6.62606957(29)×10^（-34）J·s誤差=0.6%2，伏安特性曲線測量L=400mm；光闌孔徑φ=4mm分別用五種濾光片，電壓從0V-50V，每2V測量一次電流值波長（nm）365405436546577電壓（V）電流(*10^(-10)A)電流(*10^(-11)A)02.11.51.92.91.425.72.94.06.03.849.24.05.88.35.8612.05.07.112.37.2814.65.78.315.18.41016.96.59.419.59.11219.17.110.421.19.61422.27.811.422.410.11624.18.412.223.310.41825.89.012.924.210.72027.69.413.624.910.92229.19.914.225.611.12430.510.214.826.111.32631.710.615.226.611.52832.710.915.727.111.73033.611.016.027.511.93234.411.316.327.912.13435.211.616.628.212.33636.011.716.828.512.43836.611.917.028.912.54037.312.117.229.212.64237.912.217.429.512.74438.412.417.629.812.84638.912.518.230.112.94839.412.718.330.313.15039.812.818.530.713.2使用MATLAB，作出電流I和電壓U的關(guān)系曲線：I-UI-U伏安特性圖3，作出電流I和光闌直徑的曲線，并求出關(guān)系式選擇波長405nmL=400mmU=20V光闌直徑（mm）2.04.08.0電流（*10^（-10）A）3.79.433.3作圖并擬合：當(dāng)方程形式為y=a*x^2+b時(shí)，R-square高達(dá)99.99%.即可認(rèn)為完全符合這種方程形式。由于光闌改變的是光通量即面積，與半徑有平方關(guān)系，在理論上也可以作出合理解釋。因此認(rèn)為此方程可信，電流與光闌孔徑所滿足的關(guān)系為：y=0.4946*x^2+1.617其中x為光闌孔徑（mm），y為電流（10^(-10)A）4，作出電流I和距離L的曲線，并求出I與L關(guān)系式選擇波長405nm光闌直徑4mmU=20VL(mm)電流（*10^(-10)）A300.018.6310.017.4320.016.2330.015.1340.014.1350.013.1360.012.2370.011.5380.010.8390.010.2400.09.7作圖并擬合：認(rèn)為光源為點(diǎn)光源，因此一定距離處的光強(qiáng)與距離的平方成反比。由此進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示，R-square為99.95%，即基本符合此關(guān)系式，即電流與距離所滿足的關(guān)系式為：y=(1.868e+06)*x^(-2)-2.092其中y為電流（*10^(-10)A）,x為距離（mm）五，思考與總結(jié)1，誤差分析：普朗克常數(shù)的誤差較小，認(rèn)為是實(shí)驗(yàn)儀器造成的，即由于室內(nèi)