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普朗克常数测量的实验
一、实验仪器
GD-4型智能光电效应(普朗克常数)实验仪(由光电检测装置和实验仪主机两局部组成)
光电检测装置包括:光电管暗箱GDX-1,高压***灯箱GDX-2;高压***灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。
二、实验目的
1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论,了解光电效应的根本规律;
2、掌握用光电管进展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。
图〔1〕
三、实验原理
1、普朗克常数的测定
根据爱因斯坦的光电效应方程:
〔1〕
(其中:是电子的动能,是光子的能量,是光的频率,是逸出功, 是普朗克常量。)
是材料本身的属性,所以对于同一种材料是一样的。当光子的能量时不能产生光电子,即存在一个产生光电效应的截止频率〔〕
实验中:将和间加上反向电压(的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。当时,光电流降为零,此时光电子的初动能全部用于克制反向电场的作用。即
〔2〕
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图〔2〕
这时的反向电压叫截止电压。入射光频率不同时,截止电压也不同。将〔2〕式代入〔1〕式,得
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〔3〕
〔其中〕式中都是常量,对同一光电管也是常量,实验中测量不同频率下的,做出曲线。在〔3〕式得到满足的条件下,这是一条直线。
假如电子电荷,由斜率可以求出普朗克常数。由直线上的截距可以求出溢出功,由直线在轴上的截距可以求出截止频率。如图〔2〕所示。
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2、测量光电管的伏安特性曲线
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在照射光的强度一定的情况下,光电管中的电流与光电管两端的电压之间存在着一定的关系。
四、实验容
1、将仪器的连线接好;
2、经教师确认后,接通电源预热仪器20分钟;
3、熟悉仪器,进展一些简单的操作,并将仪器调零;
4、普朗克常数的测定
选定某一光阑孔径为的光阑〔记录其数值〕,在不改变光源与光电管之间的距离的情况下,选用不同滤色片〔分别有为400nm,430nm,460nm,490nm,520nm〕,调节光电管两端的电压,使得光电管中的电流为0,将此时光电管两端的电压表示为〔称为截止电压〕,将其记录下来;
5、测量光电管的伏安特性曲线
观察5条谱线在同一光阑孔径为〔记录其数值〕,在不改变光源与光电管之间的距离〔记录其数值〕的情况下,改变光电管两端的电压〔围在〕,记录电压和对应的光电流。
五、数据的测量与处理
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2、测光电管的伏安特性曲线:
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波长为400nm对应的表
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波长为430nm对应的表
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波长为460nm对应的表
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波长为490nm对应的表