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    光电效应测两普朗克常量实验报告(附实验数据与分析)

    时间：2020-09-14 11:41:49 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：普朗克 光电效应 实验

    　实验题目：光电效应法测普朗克常量

    　实验目得: : 了解光电效应得基本规律，并用光电效应得方法测量普朗克常量，并测定光电管得光电特性曲线。

    　实验仪器: : 光电管、滤波片、水银灯、相关电学仪器 实验原理: : 在光电效应中，光显示出粒子性质，它得一部分能量被物体表面电子吸收后,电子逸出形成光电子,若使该过程发生于一闭合回路中，则产生光电流。

    　实验原理图:

    　图一:原理图 光电流随加速电压差 U 得增加而增加,其大小与光强成正比，并且有一个遏止电位差Ｕ a 存在(此时光电流 I=０)。当Ｕ=Ｕ a 时，光电子恰不能到达 A,由功能关系:

    　而每一个光子得能量,同时考虑到电子得逸出功Ａ,由能量守恒可以知道:

    　这就就是爱因斯坦光电效应方程. 若用频率不同得光分别照射到 K 上，将不同得频率代入光电效应方程,任取其中两个就可以解出：

    　 其中光得频率应大于红限，否则无电子逸出.根据这个公式，结合图象法或者平均值法就可以在一定精度范围内测得 h 值。

    　实验中单色光用水银等光源经过单色滤光片选择谱线产生;使用交点法或者拐点法可以确定较准确得遏止电位差值。

    　实验内容: : 1、在光电管入光口装上３65nｍ得滤色片,电压为-3V，调整光源与光电管之间得距离,直到电流为-0、3μA，固定此距离，不需再变动; ２、分别测 365nｍ，405nm,436nm，546ｎm,５7７ｎm 得 V－I特性曲线，从—3V 到２5V，拐点出测量间隔尽量小; 3、装上 577 滤色片,在光源窗口分别装上透光率为２5％、50％、75％得遮光片以及 0、１００%两种情况，加２0V 电压，测量饱与光电流 Im 与照射光强度得关系，作出 Im—光强曲线； 4、作Ｕa—V 关系曲线，计算红限频率与普朗克常量 h，与标准值进行比较。

    　数据处理与误差分析：

    　本实验中测量得原始数据如下: 表一:3６５ｎｍ光下电压与光电流 电 压 Ｕ/V —3、0

    　—2、0

    　-1 、58

    　—1、4１

    　—1、2８ -1 、21 -1 、15 －１、11 —１、01 -０、9８ －0、80 电 流I/uA －0、3 —0、3 -0、2 -0、1 0 0、１ 0、２ 0、３ 0、5 0、7 1、1 电 压 Ｕ/Ｖ －０、61 —0、51 -0 、45 －0、39 -0、3１ -０、2３ —0、１9 -0、1１ 0 0、2 ０、4 电流 I/ｕＡ 1、9 ２、3 2、７ 3、1 、３、5 3、９ 4、3 ４、7 5、6 6、4 ６、8 电 压U/V 0、6 0、8 0、91 1、０0 1、09 １、20 １、2３ ２、5２ 3、0０ ４、10 7、2 电 流 Ｉ/ｕA １0、０ 10、6 10、8 1１、0 11、２ 1１、3 11、4 1４、5 15、0 17、1 １9、2 电 压U/V 9、８ 1１、0 12、0 13、0 １5、0 １8、１ 20、0 2２、0 24、0 ２5、0

    　电 流 I／ｕA 19、７ 19、9 20、1 20、0 2０、0 20、5 ２１、0 21、２ 21、4 21、6

    　表二:４05nm 光下电压与光电流 电压 U／V -3 、０0 —1、５ —１、28 －0、95 -0 、88 -0 、78 -0 、７0 －0、53 —0、4１ －0、２9 —0、19 电 流/uA —0、20 -0 、２ －０、1 0 0、1 0、3 0、5 1、１ １、8 ２、5 ３、2 电 压U/V 0 0、20 0、51 0、8１ 1、17 1、５0 1、90 2、4９ 3、00 ５、0 8、0 电 流 Ｉ/uA ４、5 6、0 ７、4 ８、7 9、８ 10、7 11、６ 12、５ 13、４ １5、1 １6、0 电压 U／V １2、0 1５、0 １８、0 21、０ 23、0 25、０

    　电 流I/uA 1６、6 16、７ １7、０ 17、１ 17、3 17、５ 表三：436nm 光下电压与光电流 电 压U/V －３ 、00 －２、0０ -１、50 -１、01 -0 、81 —0、70 -0 、６3 -0 、59 -0 、51 -０、4２ —０、29 电 流I/uＡ —0、1 -0 、１ -０、1 0 0、1 0、2 0、３ ０、５ 0、7 1、1 １、９ 电 压U/V —0、1３ 0 0、２0 0、58 ０、82 １、2０ 1、72 2、50 4、0 4、5 5、0

    　电流Ｉ/ｕＡ 2、7 ３、７ 5、0 ６、９ ７、７ 8、8 10、0 １1、４ １３、4 13、６ 13、8 电压Ｕ／V 5、５ 6、5 7、０ ８、0 8、5 9、０ 13、0 17、0 20、０ ２3、０ 25、0 电流 I/ｕA 14 、２ 14、7 14、９ 15、1 1５、2 15、3 16、0 16、0 16、1 １6、1 1６、2 表四：54６ｎｍ光下电压与光电流 电压Ｕ/V -3、0０ —0、５３ -0 、46 —０、4１ —0、39 －０、35 -0、3０ -０、2８ —0、19 -0、1０ 0 电流I/ ｕA -0、1 0 0、1 0、2 0、3 0、5 0、7 1、１ 1、8 ２、3 3、０ 电压U/V 0、１５ 0、４0 0、7 1、00 １、30 1、６9 2、10 ２、50 3、00 5、０ 8、０ 电流I ／uA 4、2 5、5 ６、8 7、9 8、８ 9、7 10、6 1１、２ １2、1 14 、７ 16、0 电压Ｕ/V 10 、０ 13、0 １6、0 20、0 23、0 25、0

    　电流 16、7 17、1 17、2 17 、 17、2 17、7

    　I/uA ２ 表五：5７7nm 光下电压与光电流 电压 U／Ｖ —３、0０ -0 、５0 -0 、40 -0 、33 －0、2９ -0 、２１ －0、１1 ０ 0、３０ 0、8０ 1、2１ 电 流 Ｉ/uA 0、0 ０、0 ０、1 0、2 0、3 0、5 0、8 １、２ 2、１ 2、８ 3、2 电 压U/V 1 、 80 2、5０ 3、００ 5、0 ８、0 10、0 1２、０ 1４、0 1６、0 １７、0 19、0 电 流I/uA 3、4 3、６ ３、７ 4、0 4、１ ４、1 4、2 ４、2 ４、1 4、1 4、1 电 压U/V 21、0 ２3、0 25、0

    　电流I/uＡ 4、2 4、2 4、２

    　表六:在不同透光率下得饱与光电流（5７7nm 光下) 100％ 75% 50％ ２5% 0% 4、3 3、４ 2、1 １、2 ０ 电流单位：μA 根据以上表一至表五得数据,可分别作出各种不同波长（频率）光下,光电管得Ｖ—I 特性曲线:

    　-5 0 5 10 15 20 250510152025 BI/uAu/V 图二:36５ｎm 光下光电管得伏安特性曲线 -5 0 5 10 15 20 25-2024681012141618 BI/uAu/V 图三:4０5nｍ光下光电管得伏安特性曲线

    　-5 0 5 10 15 20 25-2024681012141618 BI/uAu/V 图四：4３6nm 光下光电管得伏安特性曲线 -5 0 5 10 15 20 25-202468101214161820 BI/uAu/V 图五:546ｎm 光下光电管得伏安特性曲线

    　-5 0 5 10 15 20 25012345 BI/uAu/V 图六:577ｎｍ光下光电管得伏安特性曲线 根据以上五个图,利用拐点法可确定在不同光频率下得遏止电压差值，列表如下 λ/ｎm ν／Hz Ua/V 36５ 8、22×10 １４

    　1、43 405 7、4１×１０ １4 1、３0 4３6 6、88×10 14 1、0１ 5４６ 5、４９×１0１4 0、83 ５77 5、20×10 1４ 0、51 表七:光频率与遏止电压得关系 由此作出频率－遏止电压图，用直线拟合:

    　4.00E+014 4.50E+014 5.00E+014 5.50E+014 6.00E+014 6.50E+014 7.00E+014 7.50E+014 8.00E+014 8.50E+0140.40.60.81.01.21.41.6ν /Hz

    　 Linear Fit of BEquation y = a + b*xAdj. R-Square 0.90208Value Standard ErrorB Intercept -0.82479 0.30361B Slope 2.77228E-15 4.50612E-16Ua/V Ｕa－γ关系图 普朗克常量 h=ek=1、602×10 -1９ ×2、772×１0×10 —１5

    　=4、4４0×10 -３4

    　截止频率γ=4、464×10 １4 Ｈz

    　误差分析：

    　本实验最后处理数据得到得误差非常大, , 大约 1 1 ／3 3 。由于本实验得仪器不精确及人得读数误差，及实验本身原理导致得误差及当时实验环境影响. . 因此实验存在较大误差。

    　也不能 完全说就是实验失败了. .

    　对于表六中关于光电流与光强度得关系，可以作出下图：

    　0 20 40 60 80 100012345 B Linear Fit of DATA1_BIm/uA透光率/% 图八:光饱与电流与光强度得关系

    　从上图可以瞧出,在误差范围内，光饱与电流与光强度成正比例关系，不做定量计算。

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