用光電效應(yīng)法測(cè)普朗克常數(shù)

1、367實(shí)驗(yàn)三十八實(shí)驗(yàn)三十八光電效應(yīng)法測(cè)普朗克常數(shù)光電效應(yīng)法測(cè)普朗克常數(shù)Experiment38DeterminingthePlanck’sconstantusingphotoelectriceffect量子力學(xué)是近代物理的基礎(chǔ)之一，而光電效應(yīng)對(duì)認(rèn)識(shí)光的本質(zhì)及早期量子理論的發(fā)展，具有里程碑似的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光電效應(yīng)己廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防和許多科技領(lǐng)域。利用光電效應(yīng)制成的光電器件，如光電管、光電池、光電倍增管等已成為生產(chǎn)和

2、科研中不可缺少的器件。普朗克常數(shù)是自然科學(xué)中一個(gè)很重要的常數(shù)，它可以用光電效應(yīng)法簡(jiǎn)單而又準(zhǔn)確地求出。1905年愛(ài)因斯坦大膽地把1900年普朗克在進(jìn)行黑體輻射研究過(guò)程中提出的輻射能量不連續(xù)（量子化）的觀點(diǎn)應(yīng)用于光輻射，提出“光量子”概念，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象。對(duì)于愛(ài)因斯坦的假設(shè)，許多學(xué)者都企圖通過(guò)自己的工作來(lái)驗(yàn)證愛(ài)因斯坦方程的正確性。然而卓有成效的工作應(yīng)該屬于芝加哥大學(xué)萊爾遜實(shí)驗(yàn)室的密立根，他經(jīng)過(guò)十年左右的時(shí)間，對(duì)光電效應(yīng)開(kāi)展全面的實(shí)

3、驗(yàn)研究，對(duì)愛(ài)因斯坦方程做出了成功的驗(yàn)證，并精確測(cè)出了普朗克常數(shù)h=6.62619Js，推動(dòng)了量子理論的發(fā)展，樹(shù)立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證科學(xué)理論的3410??良好典范。愛(ài)因斯坦和密立根都因光電效應(yīng)等方面的杰出貢獻(xiàn)，分別于1921年和1923年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理Experimentalprinciple1光電效應(yīng)photoelectriceffect一束光照射到金屬表面，會(huì)有電子從金屬表面逸出，這個(gè)物理現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)。它是1887年赫

4、茲在驗(yàn)證電磁波存在時(shí)意外發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。在赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)之后，哈耳瓦克斯、斯托列托夫、勒納德等眾多科學(xué)家對(duì)光電效應(yīng)作了長(zhǎng)時(shí)間地研究，并總結(jié)出了光電效應(yīng)的基本實(shí)驗(yàn)規(guī)律如下：1）光電流與光強(qiáng)成正比，如圖1（a）所示；IP2）光電效應(yīng)存在一個(gè)閾頻率（或稱(chēng)截止頻率），當(dāng)入射光的頻率低于某?一閾值時(shí)，不論光的強(qiáng)度如何，都沒(méi)有光電子產(chǎn)生，如圖1（b）所示；0?369（1）可見(jiàn)，入射金屬表面的光頻率越高，逸出來(lái)的電子最大初動(dòng)能也越大。正因?yàn)楣怆娮泳哂凶?/p>

5、大初動(dòng)能，所以即使陽(yáng)極不加電壓也會(huì)有光電子落入而形成光電流，甚至陽(yáng)極相對(duì)陰極的電勢(shì)低時(shí)，也會(huì)有光電子落到陽(yáng)極，直到陽(yáng)極電勢(shì)低于某一數(shù)值時(shí)，所有光電子都不能到達(dá)陽(yáng)極，光電流才為零，如圖1（a）。這個(gè)相對(duì)陰極為負(fù)值的陽(yáng)極電勢(shì)稱(chēng)為光電效應(yīng)的截止電壓。SU顯然，此時(shí)有0212??mueUS（2）（2）式中為電子電荷，代入式（1）即有ee=hν（3）SUSW由于金屬材料的逸出功是金屬的固有屬性，對(duì)于給定的金屬材料是SWSW一個(gè)定值，它與入射光頻率

6、無(wú)關(guān)。令=h為閾頻率，即具有閾頻率的SW0?0?0?光子恰恰具有逸出功，而沒(méi)有多余的動(dòng)能。將式（3）改寫(xiě)SW（4）)(0???????eheWehUSS式（4）表明，截止電位是入射光頻率的線性函數(shù)。當(dāng)入射光的頻率=SU??時(shí)，截止電壓=0，沒(méi)有光電子逸出。圖1（b）所示的—曲線的斜率0?SUSU?是一個(gè)常數(shù)。ehK?于是可寫(xiě)成：（5）eKh?可見(jiàn)，只要用實(shí)驗(yàn)方法作出不同頻率下的—曲線，并求出此曲線的斜SU?率，就可以通過(guò)式（5）求出普朗