文档介绍：物理实验报告实验科目:近代物理实验实验名称:普朗克常数实验院系:数理信息学院班级: 学号: 姓名: 时间: 2011 年 11月 16日地点:综合楼 B0910 第 1页普朗克常数实验一、背景介绍: 当光照在物体上时,光的能量仅部分以热的形式被物体吸收,而另一部分则转化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。逸出的电子称为光子, 在光电效应中, 光显示出它的粒子性质, 所以这种现象对认识入射光的本质, 具有极为重要的意义。 1905 年爱因斯坦发展了辐射能量 E以hν(ν是光的频率)为不连续的最小单位的量子化思想, 成功地解释了光电效应实验中遇到的问题。 1916 年密立根用光电效应测量了普朗克常数 h ,确定了光量子能量方程。今天,光电效应已经广泛地运用于现代科学技术的各个领域。光电器件已成为光电自动控制、电报以及微弱光信号检测等技术中不可缺少的组成部分。二、实验目的: 1. 了解光的量子性,光电效应的规律,加深对光的量子性的理解。 2. 验证爱因斯坦方程,并测定普朗克常数 h。 3. 学****作图法处理数据。三、实验原理: 光电效应实验原理如图一所示。其中 S 为真空光电管,K 为阴极,A 为阳极。当没有光线照射阴极时,由于阳极与阴极是断路,所以检流计 G 中没有电流流过,指针没有偏转; 当用一波长较短的单色光照射阴极 K 时,两极间形成光电流,检流计指针发生偏转。光电流随加速电位差 U 变化的伏安特性曲线如图二所示。 1. 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 I H, 饱和电流与光强成正比, 而与入射光的频率无关。当 U=U A -U K 变成负值时, 光电流第 2页迅速减小。实验指出,有一个遏止电位差 U a 存在,当电位差达到这个值时,光电流为零。 2. 光电子的初动能与入射光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=U a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所作的功,即 a eU mv ? 22 1 (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 hvE?, 其中 h 为普朗克常量, v 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, 一部份消耗于克服电子的逸出功 A ,另一部份转换为电子动能,由能量守恒定律可知A mv hv?? 22 1 (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。 3. 光电效应有光电阈存在实验指出,当光的频率 0vv?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),h Av? 0 ,0v 称为红限。爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常数的一种方法:由式( 1 )和( 2 )可得: AUehv?? 0 ,当用不同频率( 1v ,2v ,3v ,…,nv )的单色光分别做光源时,就有 1 1 hv e U A ? ? 2 2 hv e U A ? ?………………… n