普朗克常数测量的实验.doc
.* 普朗克常数测量的实验一、实验仪器GD-4型智能光电效应(普朗克常数)实验仪(由光电检测装置和实验仪主机两部分组成)光电检测装置包括：光电管暗箱GDX-1，高压汞灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。二、实验目的1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。图（1）三、实验原理1、普朗克常数的测定根据爱因斯坦的光电效应方程： （1）(其中：是电子的动能，是光子的能量，是光的频率，是逸出功, 是普朗克常量。)是材料本身的属性，所以对于同一种材料是一样的。当光子的能量时不能产生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率（）实验中：将和间加上反向电压(接负极),它对光电子运动起减速作用.随着反向电压的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。当时，光电流降为零，此时光电子的初动能全部用于克服反向电场的作用。即 （2）这时的反向电压叫截止电压。入射光频率不同时，截止电压也不同。将（2）式代入（1）式，得 （3）（其中）式中都是常量，对同一光电管也是常量，实验中测量不同频率下的，做出曲线。在（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。若电子电荷，由斜率可以求出普朗克常数。由直线上的截距可以求出溢出功，由直线在轴上的截距可以求出截止频率。如图（2）所示。2、测量光电管的伏安特性曲线在照射光的强度一定的情况下，光电管中的电流与光电管两端的电压之间存在着一定的关系。四、实验内容1、将仪器的连线接好；2、经老师确认后，接通电源预热仪器20分钟；3、熟悉仪器，进行一些简单的操作，并将仪器调零；4、普朗克常数的测定选定某一光阑孔径为的光阑（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离的情况下，选用不同滤色片（分别有为400nm，430nm，460nm，490nm，520nm），调节光电管两端的电压，使得光电管中的电流为0，将此时光电管两端的电压表示为（称为截止电压），将其记录下来；5、测量光电管的伏安特性曲线观察5条谱线在同一光阑孔径为（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离（记录其数值）的情况下，改变光电管两端的电压（范围在），记录电压和对应的光电流。五、数据的测量与处理-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.20-1.15-1.10-1.05-26.0-25.0-24.2-23.0-22.0-18.0-16.5-14.5-12.0-8.8-1.00-0.970.000.250.50.751.001.251.501.75-4.00.02.202.703.003.303.603.803.904.00 2、测光电管的伏安特性曲线： 波长为400nm对应的表 ， 波长为430nm对应的表，-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.15-1.10-1.05-1.00-34.0-33.0-32.0-30.0-29.0-26.8-25.0-24.0-21.0-18.0-0.95-0.90-0.8400.250.500.751.001.251.50-13.0-8.003.003.904.404.805.105.405.60 波长为460nm对应的表， -2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.00-0.90-0.85-0.80-43.0-42.0-41.0-40.0-38.0-36.0-31.0-25.0-20.0-12.0-0.77-0.75-0.7400.250.500.751.001.251.50-7.0-2.704.15.406.306.807.207.607.80 波长为490nm对应的表， -2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.00-0.95-0.90-0.85-0.80-50.0-48.0-47.0-45.0-43.0-41.0-39.0-38.0-37.0-34.030.0-0.75-0.71-0.66-0.6400.250.500.751.001.251.50-25.0-16.0-7.004.306.007.007.708.108.508.80 波长为520nm对应的表， -4.50-4.25-3.00-2.00-1.50-1.00-0.80-0.70-0.65-0.60-52.8-52.0-48.0-44.0-41.0-37.0-32.0-26.0-22.0-13.0-0.57-0.5600.250.500.751.001.251.501.75-4.003.95.66.406.97.47.808.018.30 1、普朗克常数的测定表一、 关系光阑孔入射光波长400.0430.0460.0490.0520.0对应频率7.5006.9776.5226.1225.769截止电压（V）-2.25-2.06-1.85-1.7-1.53 直线图 根据表一的实验数据（用最小二乘法处理）得： ( )直线斜率K=0.41597 直线在v轴的截距=2.063直线在U轴的截距B=-0.85823 并有求出普朗克常数 h=6.6610-34J实验相对误差：=6.66-6.626.62=6.0410-3由直线的截距求得 截止频率=2.0631014HZ电子的逸出功Ws=eU=-0.858231.60210-19=-1.3710-19J
