文档介绍：光电效应测普朗克常量
陈剑雄PB06007111
实验名称:光电效应法测普朗克常量h
实验目的:
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实验原理:
当光照在物体上时,光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收,而另一部分则转换为物体中某些电子的能量,使电子逸出物体表面,这种现象称为光电效应,逸出的电子称为光电子。在光电效应中,光显示出它的粒子性质。
-1所示。其中S为真空光电管,K为阴极,A为阳极。当无光照射阴极时,由于阳极与阴极是断路,所以检流计G中无电流流过,当用一波长比较短的单色光照射到阴极K上时,形成光电流,-2所示。
光电流与入射光强度的关系
光电流随加速电位差U的增加而增加,加速电位差增加到一定量值后,光电流达到饱和值和值IH,饱和电流与光强成正比,而与入射光的频率无关。当U= UA-UK变成负值时,光电流迅速减小。实验指出,有一个遏止电位差Ua存在,当电位差达到这个值时,光电流为零。
光电子的初动能与入射频率之间的关系
光电子从阴极逸出时,具有初动能,在减速电压下,光电子逆着电场力方向由K极向A极运动。当U=Ua时,光电子不再能达到A极,光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。即
(1)
根据爱因斯坦关于光的本性的假设,光是一粒一粒运动着的粒子流,这些光粒子称为光子。每一光子的能量为,其中h为普朗克常量,ν为光波的频率。所以不同频率的光波对应光子的能量不同。光电子吸收了光子的能量hν之后,一部分消耗于克服电子的逸出功A,另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知
(2)
式(2)称为爱因斯坦光电效应方程。
由此可见,光电子的初动能与入射光频率ν呈线性关系,而与入射光的强度无关。
光电效应有光电存在
实验指出,当光的频率时,不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应,根据式(2),,ν0称为红限。
爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法:由式(1)和(2)可得:,当用不同频率(ν1,ν2,ν3,…,νn)的单色光分别做光源时,就有

…………

任意联立其中两个方程就可得到
(3)
由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常量h,也可由ν-U直线的斜率求出h。
因此,用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。
实验中,单色光可由水银灯光源经过单色仪选择谱线产生。水银灯是一种气体放电光源,点燃稳定后,在可见光区域内有几条波长相差较远的强谱线,-1所示。单色仪的鼓轮读数与出射光的波长存在一对应关系,由单色仪的定标曲线,即可查出出射单色光的波长(有关单色仪的结构和使用方法请参阅有关说明书),也可用水银灯(或白炽灯)与滤光片联合作用产生单色光。
-1 可见光区***灯强谱线
波长/nm
频率/1014Hz
颜色

黄

黄

绿

蓝

紫