文档介绍：大学物理实验报告
实验项目名称__________ __
姓名学号_ ___ _
专业____ 班级_ __ _
指导教师___ ___ _ _
上课时间年月日
实验名称: 智能型光电效应实验仪测普朗克常数
实验时间:
小组成员:
实验地点:
实验目的:
了解光电效应的规律,加深对光的量子性的理解。
测量普朗克常数。
描绘光电管的伏安特性曲线。
仪器、设备和材料:
ZKY-GD-4型智能光电效应实验仪,计算机
实验原理:
图5-5-1 光电效应实验原理及实验曲线
光电效应的实验原理如图5-5-1中的图1所示。入射光照射到光电管阴极K上,产生的光电子在电场
的作用下向阳极A迁移形成光电流,改变外加电压,测量出光电流的大小,便可以得出光电管的伏
安特性曲线。
光电效应的基本实验如下:
⑴、对应于某一频率,光电效应的关系如图5-5-1中的图2所示。从图中可见,对一定的频率,有一电压与其对应,当时,电流为零,这个相对于阴极的负值电压,被称为截止电压。
⑵、当后,电流迅速增加,然后趋于饱和,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。
⑶、对于不同频率的光,其截止电压的值不同,如图5-5-1中的图3所示。
⑷、作截止电压与频率的关系曲线如图5-5-1中的图4所示。与成正比关系。当入射光频率低于某极限值,(随不同金属而异)时,不论光的强度如何,照射时间多长,都没有光电流产生。
⑸、光电效应是瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱,只要频率大于,在开始照射后立即有光电子产生,所经过的时间至多为的数量级。
按照爱因斯坦的光量子理论,光能并不像电磁波理论所想象的那样,分布在波阵面上,而是集中在被称之为光子的微粒上,但这种微粒仍然保持着频率(或波长)的概念,频率为的光子具有能量,为普朗克常数。当光子照射到金属表面上时,一次为金属中的电子全部吸收,而无需积累能量的时间。电子
把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力,余下的就变为电子离开金属表面后的动能,按照能量守恒原理,爱因斯坦提出了著名的光电效应方程:
(5-5-1)
式中,A为金属的逸出功,为光电子获得的初始动能。
由式5-5-1可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能越大,所以,即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流,直至阳极电位低于截止电压,光电流才为零,此时有关系:
(5-5-2)
阳极电位高于截止电压后,随着阳极电位的升高,阳极对阴极发射的电子的收集作用越强,光电流随之上升;当阳极电压高到一定程度,已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极,再增加时不再变化,光电流出现饱和,饱和光电流的大小与入射光的强度P成正比。
光子的能量时,电子不能脱离金属,因而没有光电流产生。产生光电效应的最低频率(截止频率)是。
将上述两式整理可得:
(5-5-3)
式5-5-3表明截止电压是频率的线性函数,直线斜率,只要用实验方法得出不同的频率对应的截止电压,求出直线斜率,就可算出普朗克常数h。
实验内容
1、测试前准备:
⑴、将实验仪及***灯电源接通(***灯及光电管暗箱遮光盖盖上),预热20分钟。
⑵、调整光电管与***灯距离为约40cm并保持不变。
⑶、用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端(后面板上)连接起