文档介绍：实验五普朗克常数测定一、实验目的 1. 通过实验深刻理解爱因斯坦的光电子理论,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****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。二、实验仪器高压***灯、滤色片、光电管、微电流放大器(含电源) 三、实验原理爱因斯坦从他提出的“光量子”概念出发, 认为光并不是以连续分布的形式把能量传播到空间, 而是以光量子的形式一份一份地向外辐射。对于频率为?的光波, 每个光子的能量为?h ,其中, h= × 10 -34 焦耳· 秒,称为普朗克常数。当频率为?的光照射金属时, 具有能量 h?的一个光子和金属中的一个电子碰撞, 光子把全部能量传递给电子。电子获得的能量一部分用来克服金属表面对它的束缚, 剩余的能量就成为逸出金属表面后光电子的动能。显然,根据能量守恒有: skWhE???(1) 这个方程称为爱因斯坦方程。这里 W s 为逸出功,是金属材料的固有属性。对于给定的金属材料, W s 是一定值。爱因斯坦方程表明: 光电子的初动能与入射光频率之间呈线性关系。入射光的强度增加时, 光子数目也增加。这说明光强只影响光电子所形成的光电流的大小。当光子能量 SWh??时,不能产生光电子。即存在一个产生光电流的截止频率 0?(hW S/ 0??)。本实验采用的实验原理图见图 1。一束频率为?的单色光照射在真空光电管的阴极K上,光电子将从阴极逸出。在阴极K和阳极A之间外加一个反向电压 V KA(A 接负极), 它对光电子运动起减速作用。随着反向电压 V KA 的增大,到达阳极的光电子相应减少,光电流减少。当V KA=U S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作用。即 eU S=kE (2) 这时的反向电压 U S 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)( 0????e hU s(3) 式中 h,e 都是常量,对同一光电管 0?也是常量,实验中测量不同频率下的 U s ,做出 U s—v 曲线。在( 3 )式得到满足的条件下,这是一条直线。若电子电量 e 为已知,由斜率 k=h/e 可以求出普朗克常数 h ,由直线在 U s 轴上的截距可以求出逸出功 W s ,由直线在 v 轴上的截距可以求出截止频率 v 0 ,见图 2。 KAG V图1 在实验中测得的伏安特性曲线与理想的有所不同,这是因为: 1. 光电管的阴极采用逸出电位低的碱金属材料制成, 这种材料即使在高真空也有易氧化的趋向, 使阴极表面各处的逸出电势不尽相等。同时逸出具有最大动能的光电子数目大为减少。随着反向电压的增高,光电流不是陡然截止,而是较快降低后平缓地趋近零点。 2. 阳极是用逸出电势较高的铂、钨等材料做成。本来只有远紫外线照射才能逸出光电子。但在使用过程中常会沉积上阴极材料,当阳极受到部分漫反射光照射时也会发生光电子。因为施加在光电管上的外电场对于这些光电子来说正好是个加速电场, 使得发射的光电子由阳极飞向阴极,构成反向电流。 3. 暗盒中的光电管即使没有光照射,在外加电压下也会有微弱电流流通,称作暗电流。其主要原因是极间绝缘电阻漏电( 包括管座以及玻璃壳内外表面的漏电) 阴极在常温下的热电子辐射等。暗电流与外加电压基本上成线性关系。由于以上原因, 实