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    光电效应实验报告书

    时间：2020-09-23 11:52:01 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：光电效应 报告书 实验

    　光电效应测普朗克常量 姓名:梁智健 学院:材料成型及控制工程１66 班 学号:5９0１2１6163 台号:22 时间:2０1７-10-１6 实验教室:309 【实验目得】

    　1、验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常量 ｈ 。

    　2、了解光电效应规律,加深对光得量子性得理解。

    　3、学会用作图法处理数据。

    　４、研究光电管得伏安特性及光电特性。

    　【实验仪器】

    　1. 光电效应测定仪 2. 光电管暗箱 3. 汞灯灯箱以及汞灯电源箱。

    　【实验原理】

    　1、当光照射在物体上时,光得能量只有部分以热得形式被物体所吸收,而另一部分则转换为物体中某些电子得能量，使这些电子逸出物体表面,这种现象称为光电效应。在光电效应这一现象中,光显示出它得粒子性,所以深入观察光电效应现象，对认识光得本性具有极其重要得意义。普朗克常数 h 就是年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出得“能量子”假设中得一个普适常

    　数,就是基本作用量子，也就是粗略地判断一个物理体系就是否需要用量子力学来描述得依据。

    　年爱因斯坦为了解释光电效应现象,提出了“光量子”假设,即频率为 v 得光子其能量为 。当电子吸收了光子能量之后,一部分消耗与电子得逸出功 Ｗ ,另一部分转换为电子得动能 ,即爱因斯坦光电效应方程

    　（１) 2、光电效应得实验示意图如图 1 所示,图中 GD 就是光电管,K 就是光电管阴极，Ａ为光电管阳极,为微电流计,为电压表,为电源,为滑线变阻器,调节可以得到实验所需要得加速电位差 。不同得电压,回路中有不同得电流与之对应,则可以描绘出如图 2 所示得－伏安特性曲线。

    　(1 ）饱与电流得强度与光强成正比

    　加速电压越大,电流越大,当增加到一定值后,电流达到最大值，称为饱与电流, 而且得大小只与光强成正比。

    　(2 ）遏制电压得大小与照射光得频率成正比

    　如图 3 所示,电源反向连接，即当加速电压变为负值时,电流会迅速较少,当加速电压负到一定值时，电流，这个电压叫做遏制电压， 遏制电压与入射光得频率成正比, , 与光得强度无关。如图４所示。

    　（2)

    　 (3)

    　 【实验内容】

    　一、测量普朗克常量 测量前得准备工作

    　1 1 、仪器连接：将测试仪及汞灯电源接通(光电管暗箱调节到遮光位置)，预热分钟。调整光电管与汞灯距离约为 40c ｍ 并保持不变。用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与光电测试仪后面板上电压输出连接起来（红对红,黑对黑）。将“电流量程”选择开关置于合适档位：测量截止电位调到,做伏安特性调到(或)。测定仪在开机或改变电流量程后,都需要进行调零。调零时应将光电管暗箱电流输出端与测试仪微电流输入端（后面板上)断开,旋转“调零”旋钮使电流指示为 。调节好后,用插头高频匹配电缆将信号电流输入与光电管暗盒上信号电流输出端连接起来 2 2 、工作电压转换按钮于释放状态,电压调节范围就是:,“电流量程”开关应置于 档。

    　３、在不接输入信号得状态下对微电流测量装置调零。操作方法就是: 将暗盒前面得转盘用手轻轻拉出约左右,即脱离定位销,把得光阑标志对准上面得白点,使定位销复位。再把装滤色片得转盘放在挡光位,即指示“”对准上面得白点，

    　在此状态下测量光电管得暗电流。

    　4 4 、然后把得滤色片转到窗口(通光口）,此时把电压表显示得值调节为;打开汞灯遮光盖，电流表显示对应得电流值应为负值。用电压粗调与细调旋钮,逐步升高工作电压(即使负电压绝对值减小）,当电压到达某一数值，光电管输出电流为零时,记录对应得工作电压，该电压即为单色光得遏止电位。将此电压填入表 1 中得相应位置。

    　5 5 、然后按顺序依次换上得滤色片,重复以上测量步骤。一一记录即值,填入表 1 中。

    　二、测量不同通光量时光电管得伏安特性曲线

    　1 1 、将工作电压转换按钮按下，电压调节范围转变为：，“电流量程”开关应转换至 档，并重新调零。

    　 １、取,测量与值，分别填入标准 2,并在坐标纸上以描点法画出曲线； 2、取,测量与值，分别填入标准３,并在与（１)相同得坐标纸上以描点法画出曲线; 3、取,测量与值,分别填入标准 4,并在与(１）相同得坐标纸上以描点法画出曲线; 三、 分别测出不同通光量( ( 光强) ) 时得电流值并加以比较

    　将工作电压转换按钮按下，电压调节范围转变为：，“电流量程”开关应转换至 档,并重新调零。

    　 1、取,，光阑分别取将相应得电流值填入表５中; ２、取,,距离分别取,将相应得电流值填入表 6 中; 【 数据 处理 】

    　表 1 关系 (

    　 “电流量程”开关应置于档

    　电压= ）

    　波长 365 ４

    　频率 8、2１4 ７、40８ ６、8７9 ５、4９0 ５、19６ 截止电压 －１、801 -１、43３ -１、240 -0、705 -0、594

    　 图 6

    　V ｉ 与Ｕ ai 关系

    　由图 6 可知,截止电压得绝对值数值|U ai |随着频率 V ｉ 得增大而增大,观察图线知两者近似呈线性关系。

    　表 关系

    　, λ=365m 电压=

    　 -２

    　 1６

    　8

    　7 97 １

    　 ０ 图 7 （λ=436nm) I 与 U ａ k 关系 ﻩｎ645＝λ( ８图ﻩｍ）

    　I 与 U ａ k 关系 表 3 关系

    　,λ＝4０5 压＝

    　-2

    　 16

    　8 30

    　０ 0 6

    　７ 29 ３

    　38 由图 7 与图８可知阳极电流饱与缓慢,整个曲线先平稳增长，后斜率变大,再后来到达饱与。从-2Ｖ开始,电流随电压得增大而从０Ａ开始上升。对于不同波长得光,所到达得饱与电流值也不同,但大都当电压趋近 30V 左右时电流值趋于饱与。

    　表４ 关系 λ=36５电压= 光阑孔 2 ４ 8

    　３7 １1５ ４3２ 由表 4 知随着光阑孔得增大,电流会增大。

    　表５ 关系

    　Ｄ ＝ 8ｍmλ=３６5 电压＝

    　距离 ３00 ３50 4０0

    　1318 8４8 6３0 由表 5 知随着距汞灯距离得增大,电流会减小(即光强减弱,电流值相应减小)。

    　【误差分析、思考题】

    　１．测定普朗克常数得关键就是什么？怎样根据光电管得特性曲线选择适宜得测定遏止电压得方法。

    　2.从遏止电压与入射光得频率得关系曲线中,您能确定阴极材料得逸出功吗? 3.本实验存在哪些误差来源?实验中如何解决这些问题？ 本实验中应用不同得方法测出了普朗克常数，不过却不同程度得具有一定误差,误差产生原因就是:

    　１、本底电流得影响,本底电流就是由于室内得各种漫反射光线射入光电管所致,它们均使光电流不可能降为零 且随电压得变化而变化。2、暗电流得影响，暗电流就是光电管没有受到光照射时,也会产生电流，它就是由于热电子发射、与光电管管壳漏电等原因造成；

    　3、光电管制作时产生得影响：(1)、由于制作光电管时,阳极上也往往溅射有阴极材料，所以当入射光射到阳极上或由阴极漫反射到阳极上时,阳极也有光电子发射,当阳极加负电位、阴极加正电位时,对阴极发射得光电子起了减速得作用,而对阳极得电子却起了加速得作用,所以 I-Ｕ关系曲线就与 IＫA、UKA 曲线图所示。为了精确地确定截止电压 US,就必须去掉暗电流与反向电流得影响。以使由I=0时位置来确定截止电压US得大小;制作上得其她误差。

    　4、实验者自身得影响:(1)不同得操作者在操作时存在一定得差异,电压得读取也会存在差异。(2）调零时,可能会出现误差。

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