實(shí)驗(yàn)光電效應(yīng)及普朗克常數(shù)測(cè)定

1、50實(shí)驗(yàn)32光電效應(yīng)及普朗克常數(shù)測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?通過實(shí)驗(yàn)深刻理解愛因斯坦的光電子理論，了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律；2掌握用光電管進(jìn)行光電效應(yīng)研究的方法；3學(xué)習(xí)對(duì)光電管伏安特性曲線的處理方法，并用以測(cè)定普朗克常數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)儀器二、實(shí)驗(yàn)儀器高壓汞燈、濾色片、光電管、微電流放大器（含電源）三、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)原理愛因斯坦從他提出的“光量子”概念出發(fā)，認(rèn)為光并不是以連續(xù)分布的形式把能量傳播到空間，而是以光量子的形式一份一份地向外輻射。對(duì)

2、于頻率為的光?波，每個(gè)光子的能量為，其中，h＝6.62611034焦耳秒，稱為普朗克常數(shù)。?h當(dāng)頻率為的光照射金屬時(shí)，具有能量h的一個(gè)光子和金屬中的一個(gè)電子碰??撞，光子把全部能量傳遞給電子。電子獲得的能量一部分用來克服金屬表面對(duì)它的束縛，剩余的能量就成為逸出金屬表面后光電子的動(dòng)能。顯然，根據(jù)能量守恒有：（1）skWhE???這個(gè)方程稱為愛因斯坦方程。這里Ｗs為逸出功，是金屬材料的固有屬性。對(duì)于給定的金屬材料，Ｗs是一定值。愛因斯坦方程

3、表明：光電子的初動(dòng)能與入射光頻率之間呈線性關(guān)系。入射光的強(qiáng)度增加時(shí)，光子數(shù)目也增加。這說明光強(qiáng)只影響光電子所形成的光電流的大小。當(dāng)光子能量時(shí)，不能產(chǎn)生光電子。即存在SWh??一個(gè)產(chǎn)生光電流的截止頻率（）。0?hWS0??本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)原理圖見圖1。一束頻率為的單色光照射在真空光電管的陰極Ｋ上，光電子?將從陰極逸出。在陰極Ｋ和陽極Ａ之間外加一個(gè)反向電壓VKA（A接負(fù)極），它對(duì)光電子運(yùn)動(dòng)起減速作用。隨著反向電壓VKA的增大，到達(dá)陽極的光電

4、子相應(yīng)減少，光電流減少。當(dāng)VKA＝ＵS時(shí)，光電流降為零。此時(shí)光電子的初動(dòng)能全部用于克服反向電場作用。即eＵS＝（2）kE這時(shí)的反向電壓ＵS叫截止電壓。入射光頻率不同時(shí)，截止電壓也不同。將（2）式KAGV圖152實(shí)驗(yàn)時(shí)可以由電壓表和電流表逐點(diǎn)讀數(shù)，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做圖。也可以由鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生隨時(shí)間連續(xù)增大的電壓加在光電管上，這時(shí)光電流也是連續(xù)變化的。將電流、電壓量分別接在XY記錄儀的Y端和X輸入端（或計(jì)算機(jī)AD轉(zhuǎn)換器的輸入端），就能自動(dòng)畫

5、出光電管的伏安特性曲線。由于暗電流和陽極電流的存在，準(zhǔn)確地測(cè)量截止電壓是困難的。一般采用下述兩種方法進(jìn)行近似處理：1若在截止電壓點(diǎn)附近陰極電流上升很快，則實(shí)測(cè)曲線與橫軸的交點(diǎn)（圖3中的“1”點(diǎn)）非常接近于Us點(diǎn)。以此點(diǎn)代替Us點(diǎn)，就是“交點(diǎn)法”。2若測(cè)量的反向電流飽和很快，則反向電流由斜率很小的斜線開始偏離線性的“抬頭點(diǎn)”（圖3中的“2”點(diǎn)）電壓值與Us點(diǎn)電壓非常接近，可以用“抬頭點(diǎn)”電壓值代替Us點(diǎn)電壓。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.按要

6、求布置好儀器，打開微電流放大器的電源預(yù)20分鐘。2.罩好暗盒窗上的遮光罩，測(cè)量暗電流隨電壓的變化。3.選擇好某一波長的入射光，由－3V開始增加電壓進(jìn)行粗測(cè)。注意觀察電流變化較大時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓區(qū)間，細(xì)測(cè)時(shí)在此區(qū)間應(yīng)內(nèi)多取一些測(cè)量點(diǎn)，以減小描繪曲線時(shí)的誤差。4.在以上基礎(chǔ)上精確測(cè)量I隨U變化的數(shù)據(jù)。5.更換濾色片，選擇其它波長，重復(fù)第2項(xiàng)和第3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。6.做各波長IU曲線，用“抬頭點(diǎn)”確定Us點(diǎn)。7.做Us—ν曲線，驗(yàn)證愛因斯坦公式。用作