普朗克常量实验

1. 实验 普朗克常量实验

2. 【目的要求】 【实验原理】 光电效应 1.了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。 2.测定普朗克常数。 在光的照射下，电子从金属表面逸出的现象，

3. 某一频率下,某一光强时光电管的伏安特性曲线某一频率下,某一光强时光电管的伏安特性曲线

4. 普朗克常量实验装置光电原理

5. 仅当n>n0（截止频率）时才发生光电效应，截 • 止频率与材料有关，但与入射光强无关。 • 截止电压U0 与入射光频率具有线性关系。 1. 实验规律 U0 ～n 曲线

6. 在同一频率下，饱和光电流强度Im 正比于入射光强P。 光电效应是瞬时效应。当光照射到金属表面时，几 乎立即就有光电子逸出。 同一频率,不同入射光强时I～UAK曲线

7. 光束由光子构成，频率为n的光束，光子能量为e = hn. 当光子照到金属表面时，一个光子的能量一次为金属中的 一个电子全部吸收，而不需积累能量的时间。 电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力而 作功W，余下的就成为电子离开金属表面后的动能。 爱因斯坦的光电效应方程： 2. 爱因斯坦对光电效应的解释(1905年）：

8. 即当n>n0 =W/h（截止频率）时才发生光电效应。 即截止电压U0 与入射光频率n 成线性关系。 （1）当hn0< W 时，电子不能脱离金属，因而没有光电流产生。 (2) (由实验得) 由实验可确定该直线的斜率，从而算出普朗克常数h。

9. 即在同一频率下，饱和光电流强度Im 正比于入射光强P。 即光电效应具有瞬时性。 （3）当频率一定时，入射光强 P 越大，光子数目越多，则单 位时间内产生光电子数目越多，饱和光电流强度就越大。 （4）当光子入射金属表面时，一个光子携带的能量 hn 一次为 一个电子全部吸收，若 n>n0，电子立即逸出而不需时间积累。

10. 实验仪器

11. 实验方法与步骤 • 安置仪器，调节同轴等高。 • 接通溴钨灯电源，使光束会聚到单色仪的入射狭缝上（缝宽可取较窄一档：0.15mm）。 • 单色仪的调节单色仪的调节 • 首先将透镜移出光路，使溴钨灯发出的光直接照射在单色仪的入缝上，并使光源的光斑与入射狭缝对称。然后将透镜放入光路中，前后移动透镜架，使光源发出的光成象在入射狭缝处，若不在狭缝处，只能调透镜架，别再调光源和单色仪。 • 以上对系统的同轴等高基本调好后，仍需对单色仪的光信号输出进行细调 ，此时可用一张白纸放在单色仪的出射狭缝处，将波长读数轮的读数调到零，然后一边微微的在零线附近旋转，一边观察白纸屏有无白光输出。若有白光输出可以微动鼓轮和适当的调节透镜架，将输出的零级谱线调到最好。然后将光电接收器靶面置於光路中。 • 单色仪输出的波长示值是利用螺旋测微器读取的。 • 切断“放大测量器”的电源，接好光电管与放大测量器之间的电缆，再通电预热20-30min后，调节该测量放大器的零点位置。

12. 切断“放大测量器”的电源，接好光电管与放大测量器之间的电缆，再通电预热20-30min后，调节该测量放大器的零点位置。切断“放大测量器”的电源，接好光电管与放大测量器之间的电缆，再通电预热20-30min后，调节该测量放大器的零点位置。 • 测量光电管的伏安特性 • 取下暗盒盖，让光电管对准单色仪出射狭缝（缝宽仍取较窄一档），按上述螺旋测微器与波长示值的对应规律，在可见光范围内选择一种波长输出，根据微安表指示，找到峰值，并设置适当的倍率按键； • 调节“放大测量器”的“旋钮1”可以改变外加直流电压。从－1 V起，缓慢调高外加直流电压，先注意观察一遍电流变化情况，记住使电流开始明显升高的电压值； • 针对各阶段电流变化情况，分别以不同的间隔施加遏止电压，读取对应的电流值。在上一步观察到的电流起升点附近，要增加监测密度，以较小的间隔采集数据（电流转正后，可适当加大测试间隔，电流可测到90×10-9A为止）； • 陆续选择适当间隔的另外3~4种波长光进行同样测量，列表记录数据。

13. 在35×25cm或25×20cm毫米方格纸上分别作出被测光电管在4~5种波长（频率）光照射下的伏安特性曲线，并从这些曲线找到和标出IAK的遏止电位，填入下表。提示：作GD31A型光电管伏安特性曲线，若用到红光波段，随着频率的降低，遏止电位倾向于从曲线的“拐点”逐渐向上偏移。在35×25cm或25×20cm毫米方格纸上分别作出被测光电管在4~5种波长（频率）光照射下的伏安特性曲线，并从这些曲线找到和标出IAK的遏止电位，填入下表。提示：作GD31A型光电管伏安特性曲线，若用到红光波段，随着频率的降低，遏止电位倾向于从曲线的“拐点”逐渐向上偏移。 数据处理

14. 根据上表数据作V0-v关系图，如得一直线，即说明光电效应的实验结果与爱因斯坦光电方程是相符合的。用该直线的斜率乘以电子电荷e（1.602×10-19C），求得普朗克常量。根据上表数据作V0-v关系图，如得一直线，即说明光电效应的实验结果与爱因斯坦光电方程是相符合的。用该直线的斜率乘以电子电荷e（1.602×10-19C），求得普朗克常量。 • 普朗克常量与公认值作比较。