普朗克常数测量的实验.pdf

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1、-普朗克常数测量的实验一、实验仪器一、实验仪器GD-4GD-4 型智能光电效应型智能光电效应(普朗克常数普朗克常数)实验仪实验仪(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：光电检测装置包括：光电管暗箱 GD*-1，高压汞灯箱 GD*-2；高压汞灯电源 GD*-3 和实验基准平台 GD*-4。二、实验目的二、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。三、实验原理三、实验原理1、普朗克常数的测定AKG根据爱因斯坦的光电效应方程：EP hvWs（1）(

2、其中：EP是电子的动能，hv是光子的能量，v是光的频率，Ws是逸出功,h是普朗克常量。)V图（1）Ws是材料本身的属性，所以对于同一种材料Ws是一样的。当光子的能量hv Ws时不能产生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率v0（v0Ws/h）实验中：将A和K间加上反向电压UKA(A接负极),它对光电子运动起减速作用.随着反向电压UKA的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。当UKAUs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eUs EP（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Ush（3）Us（vv0）e

3、（其中v0Ws/h）式中h、e都是常量，对同一光电管v0也是常量，实验中测量不同频率下的Us，做出Usv曲线。在（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。若电子电荷e，由斜率k h可以求出普朗克常数h。由直线eOWs/ev0图（2）v上的截距可以求出溢出功Ws，由直线在v轴上的截距可以求出截止频率v0。如图（2）所示。.z.-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I与光电管两端的电压UAK之间存在着一定的关系。四、实验内容四、实验内容1、将仪器的连线接好；IMIUsUAK2、经UAK（V）-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.15-1.

4、10-1.05-1.00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*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L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UAK（V）（I 10A）-10-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.20-1.15-1.10-1.05-26.0-25.0-24.2-23.0-22.0-18.0-16.5-14.5-12.0-8.8-1.00-0.970.00-4.00.02.200.25

5、2.700.53.000.753.301.003.601.253.801.503.901.754.00UAK（V）（I 10A）-10两端的电压UAK，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Us（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L（记录其数值）的情况下，改变光电管两端的电压UAK（范围在150V），记录电压UAK和对应的光电流I。五、数据的测量与处理五、数据的测量与处理2、测光电管的伏安特性曲线：波长为 400nm 对应的I UAK表 mm，L mm波长为 430nm 对应的I

6、 UAK表 mm，L mm.z.-（I 10-10A）-34.0-33.0-32.0-30.0-29.0-26.8-25.0-24.0-21.0-18.0长为 460nmU（V）-0.95-0.90-0.8400.250.500.751.001.251.50对应的AKI UAK表（I 10-10A）-13.0-8.003.003.904.404.805.105.405.60，L mmU-4.50-4.25-3.00-2.00-1.50-1.00-0.80-0.70-0.65-0.60AK（V）（I 10-10A）-52.8-52.0-48.0-44.0-41.0-37.0-32.0-26.0-

7、22.0-13.0长为490nm 对U（V）-0.57-0.5600.250.500.751.001.251.501.75应的AK-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.00-0.90-0.85-0.80UUIAK（V）-2.50AK10A）-4.0-2.250-2.003.95.6-1.756.40-1.50-1.256.9-1.007.4-0.957.80-0.90（V）-108.01-0.858.30-0.80-10-42.0-47.0-41.0-45.0-40.0（I 10（I-10A）10-50.0A）-43.0-48.0-43.0-38.0-41.0-36

8、.0-39.0-31.0-38.0-25.0-37.0-20.0-34.0-12.030.0-0.75U（VU-0.77）AK（V）-0.75-0.71-0.66-0.74-0.64000.250.250.500.500.750.751.001.001.251.251.501.50AK-10（I 10（I-10A）10-25.0A）-7.0-16.0-2.7-7.0004.14.305.406.006.307.006.807.707.208.107.608.507.808.80I UAK表 mm，L mm波长为 520nm 对应的I UAK表 mm，L mm1、普朗克常数的测定表一、U0v关系

9、光阑孔 mm入射光波长（inm）400.0430.0460.0490.0520.0对应频率v（14i10 Hz）7.5006.9776.5226.1225.769截止电压Us（V）-2.25-2.06-1.85-1.7-1.53U0v直线图根 据 表 一 的 实 验 数 据（用 最 小 二 乘 法 处 理）得：.z.波波-(e 1.6021019Ch0 6.621034J S)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h ek求出普朗克常数h=6.66J实验相对误差：E hh0h=6.040由直线的截距求得截止频率v0=2.063电子的逸出功=eU=-0.858231.602=-1.37.z.J