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文檔簡介

1、南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱: 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(下)_實(shí)驗(yàn)名稱: 光電效應(yīng)測普朗克常量_ 學(xué)院: 信息工程學(xué)院 專業(yè)班級: 學(xué)生姓名: 學(xué)號: _ 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn): 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓B309 座位號: _ 實(shí)驗(yàn)時間: 第9周星期三下午三點(diǎn)四十五分_ 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 研究光電管的伏安特性及光電特性。2、 比較不同頻率光強(qiáng)的伏安特性曲線和遏止電壓。3、 了解光電效應(yīng)的規(guī)律,加深對光的量子性的理解。4、 驗(yàn)證愛因斯坦方程,并測定普朗克常量h。二、 實(shí)驗(yàn)原理: 即 12mv2=eUa, 因?yàn)閁a與成正比,所示初動能大小與光的強(qiáng)度無關(guān),只是隨著頻率的增大而增大,愛因斯坦方程可表示:Ua=hev-We式中h為

2、普朗克常量,公認(rèn)值為h=6.6291610-34Js。v為入射光頻率,12mvm2是光電子飛出金屬表面后所具有的最大動能,W是電子從金屬內(nèi)部逸出表面所需的逸出功。v存在截止頻率v0,使hv0-W=0,此時吸收的光子能量hv0恰好用于抵消電子逸出功而沒有多余的動能,即12mv02=0。因而只有當(dāng)入射光的頻率vv0時,才能產(chǎn)生光電流,不同金屬的逸出功不同,所以有不同的截止頻率。(1) 伏安特性無光照陰極時,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,由于陰極釋放出電子而形成陰極光電流(簡稱陰極電流)。加速電勢差UAK越大,陰極電流越大,UAK增加到一定數(shù)值后,陰極電流不再增大而達(dá)到

3、某一飽和值IS, IS的大小和照射光的強(qiáng)度成正比。(2) 遏止電壓及普朗克常量的測量加速電勢差UAK變?yōu)樨?fù)值時,陰極電流會迅速減少,當(dāng)加速電勢差UAK取負(fù)值到一定值時,陰極電流變?yōu)?,與此對應(yīng)的電勢差稱為遏止電勢差,用Ua來表示。Ua的大小與光的強(qiáng)度無關(guān),而是隨著照射光的頻率的增大而增大。(3) 截止頻率(紅限)光電效應(yīng)應(yīng)該存在一個頻率閾值v0,稱為截止頻率(紅限)。當(dāng)入射光頻率vv0時,無論光強(qiáng)如何,均不能產(chǎn)生光電效應(yīng);對應(yīng)入射光的頻率稱為陰極的紅限,用v0來表示。(4) 光電效應(yīng)是瞬時效應(yīng),只要入射光頻率滿足要求,光電管一經(jīng)光線照射,幾乎同時就有光電子產(chǎn)生,延遲時間最多不超過10-9s。三

4、、 實(shí)驗(yàn)儀器:1、 實(shí)驗(yàn)儀器構(gòu)成:FB807型光電效應(yīng)(普朗克常量)測定儀由光電檢測裝置和測定儀主機(jī)兩部分構(gòu)成。光電檢測裝置包括:光電管暗箱、汞燈電源箱和導(dǎo)軌等。2、 實(shí)驗(yàn)主機(jī)為FB807型光電效應(yīng)(普朗克常量)測定儀,該測定儀是主要包含微電流放大器和直流電壓發(fā)生器兩大部分組成的整體儀器。3、 光電管暗箱:安裝有濾色片,光闌(可調(diào)節(jié))、擋光罩、光電管。4、 汞燈燈箱:安裝有汞燈管、擋光罩。5、 汞燈電源箱:箱內(nèi)安裝鎮(zhèn)流器,提供點(diǎn)亮汞燈的電源。四、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理:截止電壓|Uai|/V1、 測量截止電勢差:Ua-v關(guān)系波長i/nm365405436546577頻率vi/1014Hz8.2147.

5、4086.8795.4905.196截止電壓Uai/V-1.910-1.434-1.238-0.719-0.604 斜率k=0.4164 可以求得 h=ek=1.60210-190.41646.67110-34Js2、 測光電管的伏安特性曲線:I-UAK關(guān)系365nmUAK/V-1258111417202326I/10-10A0276695117145168190211231 405nmUAK/V-1258111417202326I/10-10A091825313843485255 436nmUAK/V-1258111417202326I/10-10A0101927344247525761 5

6、46nmUAK/V-1258111417202326I/10-10A081621263033363739 577nmUAK/V-1258111417202326I/10-10A071418222527293032IS-P關(guān)系 UAK=30V =365nm L=400mm光闌孔直徑D/mm248I/10-10A82245770由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出來,飽和電流和光照強(qiáng)度成正比。IS-P關(guān)系 UAK=30V =365nm D=4mm距離L/mm300350400I/10-10A467332250由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出來,飽和電流和光照強(qiáng)度成正比。五、 誤差分析:實(shí)驗(yàn)測得的普朗克常量h=6.67110-34

7、Js,與實(shí)際普朗克常量h=6.62610-34Js有一定誤差。可能有以下幾種原因:1、光電管沒有受到光照射時,也會產(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,這種電流叫暗電流; 2、由于室內(nèi)的各種漫反射光線射入光電管,產(chǎn)生了本底電流,它使光電流不可能降為零且隨電壓的變化而變化。3、調(diào)零時,可能會出現(xiàn)誤差。六、 思考題:1、測定普朗克常量的關(guān)鍵是什么?怎樣根據(jù)光電管的特性曲線選擇適宜的測定遏止電勢差Ua的方法。答:關(guān)鍵在于獲得單色光、測得光電管的伏安特性曲線和確定遏止電位差值。實(shí)驗(yàn)中,單色光可由汞燈光源經(jīng)過單色儀選擇譜線產(chǎn)生。當(dāng)光電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(diǎn)的電勢差Ua近似地當(dāng)作遏止電勢差Ua(交點(diǎn)法)。如果反向特性曲線的反向電流雖然較大,但其飽和速度很快,則可以用反向電流開始飽和時的拐點(diǎn)電勢差Ua當(dāng)成遏止電勢差Ua(拐點(diǎn)法)。2、從遏止電勢差Ua與入射光頻率v的關(guān)系曲線中,你能確定陰極材料的逸出功嗎?答:在直角坐標(biāo)系中坐出Ua和v 的關(guān)系曲線,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明曲線是一條直線,證明愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。該直線的斜率即為he ,h為普朗克常量。而該直線的延長線與Ua軸的截距為Wse,Ws為材料的逸出功。因此,可以確定材料逸出功,只要用縱

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