普朗克常数的测量(w)

实验二 普朗克常数的测量

一、实验目的

1.加深对光的量子性的认识，验证爱因斯坦光电效应方程。

2.掌握用光电效应法测定普朗克常数h 。

二、实验原理

实验指出，当光的频率0v v <时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程可知：

h

A

v =0，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：

j

i j i v v U U e h --=

)(==ek

测定普朗克常数h 的关键是正确地测定截止电压

U 0。但由于制作工艺等原因，给准确测定截止电压带来一些困难。对测量产生影响的主要因素如下： (1)暗电流和本底电流

暗电流：由阴极在常温下的热电子发射形成的热电流和封闭在暗盒里的光电管在外加电压下因管子阴极和阳极间绝缘电阻漏电而产生的漏电流两部分组成。本底电流：周围杂散光射入光电管所产生电流。 (2)反向电流

由于制作光电管时阳极上往往溅有阴极材料，所以当光照到阳极上或杂散光漫射到阳极上时，阳极上也往往有光电子发射；此外，阴极发射的光电子也可能被阳极的表面所反射。当阳极A 为负电势，阴极K 为正电势时，对阴极K 上发射的光电子而言起减速作用，而对阳极A 发射或反射的光电子而言却起了加速作用，使阳极A 发出的光电子也到达阴极K ，形成反向电流。

由于上述原因, 实测的光电管伏安特性曲线（图2）与理想曲线是有区别的。显然，实测曲线上光电流I 为零的点所对应的电压值并不是截止电压。

由于本实验仪器的电流放大器灵敏度高，稳定性好；光电管阳极反向电流，暗电流水平也较低。在测量各谱线的截止电压U 0时，可采用零电流法，即直接将各谱线照射下测得的电流为零时对应的电压U AK 的绝对值作为截止电压U 0。

三、试验仪器

DH-GD-1型普朗克常数测试仪光。仪器由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大器）构成

1汞灯电源 2汞灯 3滤色片 4光阑 5光电管 6基座 7实验仪

四、实验内容及步骤

（1）测试前准备

把汞灯及光电管暗盒遮光盖盖上，将汞灯暗盒光输出口对准光电管暗盒光输入口，调整光电管与汞灯距离L 为约40cm 并保持不变。 （2）测普朗克常数

将电压选择按键置于-2 V —+2V 档，“电流量程”选择开关置于10-12A 档，仪器在充分预热后，进行测试前调零，旋转“调零”旋钮使电流指示为000.0。

A ：将直径4mm 的光阑及365.0nm 的滤色片装在光电管暗盒光输入口上。从低到高调节电压，用“零电流法”或“补偿法”测量该波长对应的截止电压U 0，并将数据记于表1中。（光电流变化时取平均值）。

B ：光阑直径保持4mm ，依次换上404.7nm ，435.8nm ，546.1 nm ，577.0nm 的滤波片，重复上述测量，并记录数据。

数据处理：

由表1的实验数据，根据j

i j i U U U ννν--=

??000k ＝，采用逐差法从表1后四组数据中求出两个k ，将其平均值作为所求k 的数值。

得出U 0—ν直线的斜率k 后，即可用j

i j i v v U U e h --=)(=ek 求出普朗克常数，并

与h 的公认值h O 比较求出相对误差 o

o

h h h -＝

E ，式中 C e 1910602.1-?=，S J h o ??=-3410626.6。