光电效应测量普朗克常量精.ppt

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1、光电效应测量普朗克常量第1页，本讲稿共13页实验目的目的1.通过光电效应实验了解光的量子性。2.测量不同光频率下的截止电压。3.验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克常数。第2页，本讲稿共13页实验原理原理 在光的照射下，电子从金属表面逸出的现象，叫光在光的照射下，电子从金属表面逸出的现象，叫光电效应。电效应。某一某一频率下率下,某一光某一光强时光光电管的伏安特性曲管的伏安特性曲线第3页，本讲稿共13页1.1.光光电效效应的基本的基本实验事事实（2 2）截止）截止电压U0 与入射光与入射光频率具有率具有线性关系。性关系。（1 1）仅当当 0（红限频率）时才发生光电效应，截红限频率）时才发生光电效应

2、，截止频率与材料有关，但与入射光强无关。止频率与材料有关，但与入射光强无关。U0 曲线曲线第4页，本讲稿共13页(3)(3)当当大于或等于大于或等于U0 后，迅速增加然后后，迅速增加然后趋于于饱和。和。饱和光和光电流流强度度Im 与与入射光入射光强P成正比成正比。(4)(4)光光电效效应是瞬是瞬时效效应。只要。只要频率大于率大于 0，当光照射到金当光照射到金属表面属表面时，几乎立即就有光，几乎立即就有光电子逸出。子逸出。同一同一频率率,不同入射光不同入射光强时IUAK曲曲线第5页，本讲稿共13页向外辐射。至于光电效应，是具有能量 的一个光子作用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这个

3、电子而造成的。如果电子脱离金属表面耗费的能量为 的话，则由光电效应打出来的电子的动能为或 按照爱因斯坦的光量子理论，认为从一点发出的光不是按麦克斯韦电磁学说指出的那样以连续分布的形式把能量传播到空间，而是频率为 的光以 为能量单位(光量子)的形式一份一份地 式中 为普克朗常数,为入射光的频率，为电子的质量，为光电子逸出金属表面时的初速度，为受光线照射的金属材料的逸出功(或功函数)。2.爱因斯坦因斯坦对光光电效效应的解的解释第6页，本讲稿共13页实验器材器材YGP-2型普朗克常数测试仪型普朗克常数测试仪、测试台第7页，本讲稿共13页实验内容内容1.1.测试前准前准备:A.确定零确定零级谱的位置的

4、位置B.调节测量放大器的零点量放大器的零点第8页，本讲稿共13页2.2.减速减速场法法测量普朗克常量量普朗克常量 将正负转换开关置于将正负转换开关置于“-”-”，逆时针转动微分筒到选定，逆时针转动微分筒到选定的波长位置，转动电压调节旋钮，改变光电管遏止电位，的波长位置，转动电压调节旋钮，改变光电管遏止电位，从从-0.5V-0.5V起缓慢调高外加直流负压，先注意观察一遍电起缓慢调高外加直流负压，先注意观察一遍电流变化情况，记住电流开始明显升高的电压值。根据微流变化情况，记住电流开始明显升高的电压值。根据微安表的指示，直到直流负压增加而微安表指示不增加为安表的指示，直到直流负压增加而微安表指示不增

5、加为止。倍率选择一般在止。倍率选择一般在10-4A10-4A或或10-510-5档档A,A,使微安表的使微安表的 第9页，本讲稿共13页 针对各各阶段段电流流变化情况。分化情况。分别以不同以不同的的间隔施加遏止隔施加遏止电压，读取取对应的的电流流值。在上一步在上一步观察到察到电流明流明显升起的点附近，要升起的点附近，要增加增加监测密度，比密度，比较小的小的间隔采集数据。隔采集数据。电流指示在由流指示在由负到零再到正的到零再到正的过程中。注意要程中。注意要适适时调整正整正负转换开关，开关，电流流转正后，可适正后，可适当加大当加大测试间隔。隔。陆续选择适当适当间隔的另外隔的另外3-4种波种波长的光

6、的光进行同行同样测量。量。将数据将数据记录如表格中，画出伏安特性曲如表格中，画出伏安特性曲线，确，确定截止定截止电压，记录如表格如表格 第10页，本讲稿共13页3.3.验证光光电管的管的饱和和电流与入射光流与入射光强的关系的关系测量各种波量各种波长的的饱和和电流，将螺旋流，将螺旋测微器旋微器旋转到所需的到所需的波波长位置，将位置，将电压正正负装装换开关置于正，从开关置于正，从电流流为零开零开始，逐始，逐渐增加正向增加正向电压记录相相对应的的电流流值直到直到电流随流随电压的增加的增加趋于于饱和和为止。止。绘出各波出各波长相相对应的的U-IU-I曲曲线图,得出得出实验结论。记录数据于表格中，并在坐

7、数据于表格中，并在坐标纸上上绘出出图形形第11页，本讲稿共13页六六.数据数据处理理A.A.求求h h：由由Us Us 关系图，得一直线，用该直线的斜关系图，得一直线，用该直线的斜率率k k k=Vo/k=Vo/，乘以电子电荷，乘以电子电荷e e（1.60210-19C1.60210-19C）得：）得：h=ke=e.h=ke=e.Vo/Vo/b b由直线拟合法得到的直线方程：由直线拟合法得到的直线方程：U=A+BU=A+B 中的中的B B乘以乘以e e 即：即：h=B.e h=B.e 第12页，本讲稿共13页B.B.求金属材料的逸出功求金属材料的逸出功 利用公式利用公式 eUs=heUs=h-ws ws ws=h ws=h-eUs eUs 任一频率任一频率 UsUs任一频率下的截止电压任一频率下的截止电压 C.C.求阴极材料的红限频率求阴极材料的红限频率 具有阀值频率具有阀值频率oo的光子的能量等于逸出功的光子的能量等于逸出功wsws h ho=ws o=ws o=ws/h o=ws/h 或者从或者从UoUooo关系图在关系图在=0=0时的频率直接读出。时的频率直接读出。第13页，本讲稿共13页