光电效应及普朗克常数的测定(精)
光电效应与普朗克常量的测定实验报告
实验目的：本实验旨在通过光电效应实验测定普朗克常量，并验证光电效应与普朗克常量之间的关系。
实验原理：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发射出电子的现象。
根据爱因斯坦的解释，光电效应可以用粒子模型解释，即光子（光的量子）与金属表面上的电子相互作用，使得电子获得足够的能量，从而克服金属表面的束缚力逸出。
普朗克常量（h）是描述光子的能量与频率之间关系的物理常数，它与光电效应中的电子动能和光的频率之间有关系，可以通过光电效应实验进行测定。
实验装置：光源：提供可调节的单色光源。
光电管：包括光敏阴极和阳极，用于测量光电子的电流。
电压源：用于给光电管提供适当的反向电压。
电流计：用于测量光电子的电流。
实验步骤：将光电管与电压源和电流计连接起来，确保电路正常。
调节光源的单色光频率，使其能够照射到光电管的光敏阴极上。
逐渐增加反向电压，直到观察到电流计指针发生明显变化。
记录此时的反向电压和光电管的电流值。
重复步骤3和步骤4，分别改变光源的频率和光强，记录对应的反向电压和电流值。
统计所得的数据，绘制反向电压和光电流的关系曲线。
根据实验数据和绘制的曲线，利用普朗克关系E = hf（E为光电子的动能，h为普朗克常量，f为光的频率），进行普朗克常量的测定。
实验结果与讨论：根据实验所得的反向电压和光电流的关系曲线，可以利用普朗克关系计算得到普朗克常量的数值。
在实验中应注意排除误差因素，如光强的变化、测量误差等，以提高实验结果的准确性。
结论：通过光电效应实验测定普朗克常量，并与理论值进行比较，验证了光电效应与普朗克常量之间的关系。
实验结果与理论值的接近程度可以评估实验的准确性，并对光电效应和普朗克常量的物理意义进行讨论。
需要注意的是，实验报告中还应包括实验装置的详细描述、数据记录、数据处理方法和结果分析等内容，以及可能的误差来源和改进措施。
这些信息可以根据具体的实验条件和要求进行适当调整和补充。
光电效应测普朗克常数实验报告
光电效应测普朗克常数实验报告
通过光电效应实验测量普朗克常数。
实验仪器和材料：
1. 光电效应实验装置：包括一束单色光源、一个光电池、一个电压源、一个微安表和一个电阻箱。
2. 改变光源的波长的装置：包括一个光栅和一个转动装置。
3. 连接电路的导线和接线板。
实验原理：
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属表面的电子受到光的能量的激发，从而离开金属表面成为自由电子的现象。
实验中，使用光电池测量光电流和光电压，通过改变光源的波长，可以得到光电流和光电压与波长的关系，从而得到普朗克常数。
实验步骤：
1. 将实验装置中的光栅装置安装好，将一束单色光通过光栅分光，然后照射到光电池上。
2. 调整转动装置，改变光源的波长，记录下光电流和光电压的数值。
3. 重复步骤2，测量不同波长下的光电流和光电压数据。
实验数据处理和分析：
根据实验得到的光电流和光电压数据，可以绘制光电流与波长和光电压与波长的关系曲线。
通过分析曲线的斜率和截距，可以得到普朗克常数的估计值。
实验结果和讨论：
根据实验得到的光电流与波长和光电压与波长的关系曲线，可以通过线性拟合的方法得到斜率和截距。
根据普朗克方程，可以确定普朗克常数的估计值。
然后与理论值进行对比，讨论实验误差和改进方法等。
结论：
通过光电效应实验测量得到普朗克常数的估计值，并与理论值进行对比，验证了普朗克方程的正确性。
实验结果与理论值的差异可以通过改进实验装置和方法来减小误差。
该实验方法可用于教学中的实践教学和科学研究中的常数测量。
光电效应测普朗克常数实验报告
光电效应测普朗克常数实验报告实验目的：本实验旨在通过测量光电效应中光电流随光强和光频率的变化关系，以及通过测量截止电压来确定普朗克常数h的值。
实验原理：光电效应是指当光线照射到金属上时，金属中的自由电子受到光的激发后被抛出，形成电子流。
光电流I与光强度I、光频率f、截止电压V 和金属材料的性质有关。
根据光电效应的基本方程可以得到以下关系式：1.光电流I与光强度I的关系：I=K*I2.光电流I与光频率f的关系：I∝f^α3.光电流I与截止电压V的关系：I=K*(V-V_0)^2其中，K为比例常数，α为指数，V_0为截止电压。
根据以上关系，可以通过测量光强度I和光频率f的变化关系，以及测量截止电压V来确定普朗克常数h的值。
实验器材与步骤：实验器材：1.光源：使用一个可调节光强的白光灯。
2.光电管：选择一个金属光电效应管，如氢光电管。
3.电路：搭建一个用于测量光电流和截止电压的电路。
实验步骤：1.搭建电路：将光电管与光电效应电路连接，使之与电流计、电压源和截止电压测量仪连接。
2.测量截止电压：调节光源的光强，并逐渐增加电压源的电压，直到电流开始出现明显的变化，记录此时的电压作为截止电压V_0。
3.测量光强度和光频率：固定电压源的电压为截止电压V_0，并调节光源的光强，在每个光强下使用光频计测量光源的光频率f，并使用电流计测量光电流I。
4.数据处理：根据测得的光强度和光频率的数据，绘制光电流I与光频率f的曲线，并利用最小二乘法拟合得到指数α。
利用测得的截止电压V_0，计算光电流I与截止电压V的关系，并利用最小二乘法拟合得到常数K。
5.计算普朗克常数h：根据关系式I=K*I和I∝f^α，利用得到的K 和α，可以计算出普朗克常数h的估计值。
实验结果与讨论：通过实验测得的光电流与光频率的关系曲线，我们可以得到指数α的值。
利用测得的截止电压V_0，可以得到K的值。
将α和K代入关系式I=K*I和I∝f^α中，即可计算得到普朗克常数h的估计值。
光电效应和普朗克常量的测定-实验报告
光电效应和普朗克常量的测定创建人：系统管理员总分：100实验目的了解光电效应的基本规律，学会用光电效应法测普朗克常量；测定并画出光电管的光电特性曲线。
实验仪器水银灯、滤光片、遮光片、光电管、光电效应参数测试仪。
实验原理光电效应：当光照射在物体上时，光子的能量一部分以热的形式被物体吸收，另一部分则转换为物体中一些电子的能量，是部分电子逃逸出物体表面。
这种现象称为光电效应。
爱因斯坦曾凭借其对光电效应的研究获得诺贝尔奖。
在光电效应现象中，光展示其粒子性。
光电效应装置：S为真空光电管。
内有电极板，A、K极板分别为阳极和阴极。
G为检流计（或灵敏电流表）。
无光照时，光电管内部断路，G中没有电流通过。
U为电压表，测量光电管端电压。
由于光电管相当于阻值很大的“电阻”，与其相比之下检流计的内阻基本忽略。
故检流计采用“内接法”。
用一波长较短（光子能量较大）的单色光束照射阴极板，会逸出光电子。
在电源产生的加速电场作用下向A 级定向移动，形成光电流。
显然，如按照图中连接方式，U 越大时，光电流I 势必越大。
于是，我们可以作出光电管的伏安特性曲线，U=I 曲线关系大致如下图：随着U 的增大，I 逐渐增加到饱和电流值IH 。
另一方面，随着U 的反向增大，当增大到一个遏制电位差Ua 时，I 恰好为零。
此时电子的动能在到达A 板时恰好耗尽。
光电子在从阴极逸出时具有初动能221mv ，当U=Ua 时，此初动能恰好等于其克服电场力所做的功。
即：||212a U e mv = 根据爱因斯坦的假设，每粒光子有能量hv =ε。
式中h 为普朗克常量，v 为入射光波频率。
物体表面的电子吸收了这个能量后，一部分消耗在克服物体固有的逸出功A 上，另一部分则转化为电子的动能，让其能够离开物体表面，成为光电子。
于是我们得到爱因斯坦的光电效应方程：A m hv +=2v 21 由此可知，光电子的初动能与入射光频率成线性关系，而与光强度无关。
（光强度只对单位时间内逸出物体表面的光电子的个数产生影响） 光电效应的光电阈值：红限：当入射光频率v 低于某一值0v 时，无论用多强的光照都不会发生光电效应。
光电效应测普朗克常量实验报告(附实验数据及分析)
实验题目:光电效应测普朗克常量实验目的: 了解光电效应的基本规律。
并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。
实验原理: 当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换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，逸出的电子称为光电子。
光电效应实验原理如图1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作用的功。
即a eU mv =221 (1） 每一光子的能量为hv =ε，光电子吸收了光子的能量h ν之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A ，另一部分转换为电子动能。
由能量守恒定律可知:A mv hv +=221 （2） 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．光电效应有光电存在实验指出，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，根据式（2），hAv =0，ν0称为红限。
由式（1）和（2）可得：A U e hv +=0，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn ）的单色光分别做光源时，就有:A U e hv +=11,A U e hv +=22,…………,A U e hv n n +=,任意联立其中两个方程就可得到ji j i v v U U e h --=)( （3）由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常量h ，也可由ν-U 直线的斜率求出h 。
光电效应测普朗克常数实验报告
光电效应测普朗克常数实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量光电效应的实验数据，计算出普朗克常数，观察光电效应的现象及测量原理，加深对光电效应的理解。
二、实验原理光电效应是指当金属表面被光照射时，金属会发射出电子的现象。
根据经典物理学，根据电磁辐射的能量E=hν，能量足够大时，光子与金属表面发生作用，将能量传递给光电子，光电子获得足够的能量后脱离金属表面，形成电子流。
根据光电效应的实验原理可知，当光源强度固定时，光电流强度与入射光的频率呈线性关系。
通过改变入射光的频率，可以得到一系列与光电流强度相对应的数据。
根据普朗克常数的定义h=E/ν，可以根据光电流随频率的变化关系，计算出普朗克常数。
三、实验仪器1.光电效应实验装置：包括光源、光电池、电流计等。
2.频率调节仪：用于改变光源的频率。
3.多用万用表：用于测量实验数据。
四、实验步骤1.打开实验装置，使光源、光电池、电流计以及频率调节仪正常工作。
2.调节频率调节仪，使光源的频率在一定范围内变化，每次变化一个固定的频率差值。
3.记录下光电池的光电流强度，并使用万用表进行测量。
4.复现步骤2和3，直到得到足够多的实验数据。
5.将实验数据整理成表格，记录下光电流强度与频率的变化关系。
五、实验结果及数据处理根据实验数据，可以绘制出光电流强度与频率的变化曲线图。
通过线性拟合，可以获得光电流强度与频率之间的线性关系，从而计算出斜率。
根据普朗克常数的定义h=E/ν，可以得到普朗克常数。
六、实验分析根据实验数据，光电流强度与频率呈线性关系，这符合光电效应的基本原理。
实验结果中的斜率与理论值之间的差异可能由于实验误差导致，如测量误差、光源的非理想特性等。
可以通过改进实验方法、提高实验仪器的精度等措施来减小误差。
七、实验结论通过测量光电效应实验数据，我们成功地计算出了普朗克常数，并验证了光电效应与入射光频率之间的关系。
实验结果与理论值存在一定差异，这可能是由于实验误差导致的。
光电效应普朗克常数实验报告
光电效应普朗克常数实验报告实验报告：光电效应与普朗克常数测定一、实验目的1.了解光电效应现象及其规律；2.掌握普朗克常数的测定方法；3.培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理光电效应是指光照射在物质表面上，使得物质表面的电子获得足够的能量跳出物体表面，形成光电流的现象。
其中，普朗克常数h可以通过光电效应实验测定。
普朗克常数是量子力学中的基本常量，是能量和频率的乘积，单位为J·s。
测定普朗克常数的实验方法之一就是利用光电效应现象。
三、实验步骤1.准备实验器材：光电效应实验装置（光源、光电池、可调节滤光片、电压表）、稳压电源、毫米尺、数据处理软件；2.打开电源，预热几分钟后，将光电池放置在实验装置的光路上，调整光电池的位置和角度，使得光电池能够正常工作；3.调节滤光片，使得光源发出的光照射在光电池上，观察并记录电压表的读数，此为光电池的开路电压；4.逐一调节滤光片，增加光源的频率，观察并记录每次电压表的读数；5.重复步骤4，共进行5组实验，每组实验需要测量至少5个数据；6.关闭电源，整理实验器材；7.利用数据处理软件，对实验数据进行处理和分析。
四、实验结果及分析1.数据记录：将每次实验的滤光片号码、电压表读数记录在表格中，如表所示：2.数据处理：利用数据处理软件，将电压表读数转换为光子能量值，并绘制光子能量与频率的曲线图；3.结果分析：观察并分析曲线图，可以发现光子能量与频率之间存在线性关系，即E=hν，其中E为光子能量，ν为频率，h为普朗克常数。
通过线性拟合得到斜率k即为h的估计值。
五、结论通过本次实验，我们了解了光电效应现象及其规律，掌握了普朗克常数的测定方法。
实验结果表明，普朗克常数h约为6.63x10^-34 J·s，与文献值相比误差在可接受范围内。
此次实验不仅提高了我们的实验操作能力和数据处理能力，还让我们对光电效应和量子力学有了更深入的了解。
光电效应和普朗克常数的测定
光电效应和普朗克常数的测定光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。
光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑的意义。
自古以来，人们就试图解释光是什么，到17世纪，研究光的反射、折射、成像等规律的几何光学基本确立。
牛顿等人在研究几何光学现象的同时，根据光的直线传播性，认为光是一种微粒流，微粒从光源飞出来，在均匀物质内以力学规律作匀速直线运动。
微粒流学说很自然的解释了光的直线传播等性质，在17、18世纪的学术界占有主导地位，但在解释牛顿环等光的干涉现象时遇到了困难。
惠更斯等人在17世纪就提出了光的波动学说，认为光是以波的方式产生和传播的，但早期的波动理论缺乏数学基础，很不完善，没有得到重视。
19世纪初，托马斯.杨发展了惠更斯的波动理论，成功的解释了干涉现象，并提出了著名的杨氏双缝干涉实验，为波动学说提供了很好的证据。
1818年，年仅30岁的菲涅耳在法国科学院关于光的衍射问题的一次悬奖征文活动中，从光是横波的观点出发，圆满的解释了光的偏振，并以严密的数学推理，定量地计算了光通过圆孔、圆板等形状的障碍物所产生的衍射花纹，推出的结果与实验符合得很好，使评奖委员会大为叹服，荣获这一届的科学奖，波动学说逐步为人们所接受。
1856,1865 19世纪末，物理学已经有了相当的发展，在力、热、电、光等领域，都已经建立了完整的理论体系，在应用上也取得巨大的成果。
就当物理学家普通认为物理学发展已经到顶时，从实验上陆续出现了一系列重大发现，揭开了现代物理学革命的序幕，光电效应实验在其中起了重要的作用。
1887年赫兹在用两套电极做电磁波的发射与接收的实验中，发现当紫外光照射到接收电极的负极时，接收电极间更易于产生放电，赫兹的发现吸引许多人去做这方面的研究工作。
斯托列托夫发现负电极在光的照射下会放出带负电的粒子，形成光电流，光电流的大小与入射光强度成正比，光电流实际是在照射开始时立即产生，无需时间上的积累。
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实验目的
1. 通过光电效应实验了解光的量子性。 2. 测量光电管的弱电流特性,找出不同光 频率下的截止电压。 3. 验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗 克常数。
实验原理
在光的照射下，电子从金属表面逸出的现象，叫 光电效应。
K A
I
Im
G
－ V +
R －E +
光电效应实验原理图
U 0
oU AK某一频率下某一光强时光阑及波长为nm的滤光片插在光电管入射窗孔前，再取下汞灯 的遮光盖，使汞灯的365.0出射光对准光电管入射窗孔。 （注意：严禁让汞光不经过滤光片直接入射光电管）
2. 用零电流法测定h
将“电压”选择按键置于－2V～+0V档，“电流量程”选 择在10-13A档并重新调零。将直径为4mm的光阑及波长为 365.0nm 的滤光片插在光电管入射窗孔前，调节电压UAK，使得光电流I 为零，此时测试仪中显示的电压值即可认为是该入射光频率 对应的截止电压。重复测量4次，填入表1中。 依次更换其余四个滤光片（注意：一定要先盖上汞灯的遮 光盖再更换滤光片），测出各自对应的截止电压。
U 0
o
U AK
同一频率,不同入射光强时I～UAK曲线
(4)光电效应是瞬时效应。当光照射到金属表面时，几
乎立即就有光电子逸出。
2. 爱因斯坦对光电效应的解释
爱因斯坦认为从一点发出的光不是按麦 克斯韦电磁学说指出的那样以连续分布的形 式把能量传播到空间，而是频率为 v 的光以 hv 为能量单位(光量子) 的形式一份一份地 向外辐射 。至于光电效应，是具有能量hv 的一个光子作 用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这 个电子而造成的。如果电子脱离金属表面耗费的能量为 Ws 的话，则由光电效应打出来的电子的动能为
表1
波长l (nm) 365.0
8.214
U 0 关系
404.7
7.407
光阑孔f =4mm
435.8
6.879
546.1
5.490
577.0
5.196
频率 （1014 Hz)
1 截止电压 2 3 4
U 0 (V)
平均值
3. 测光电管的伏安特性曲线(I～UAK曲线)
将“电压”选择按键置于－1V～+35V档，将“电流量程”选
光电管的伏安特性曲线
1. 实验规律
（1）仅当> 0（截止频率）时才发生光电效应，截 止频率与材料有关，但与入射光强无关。 （2）截止电压U0 与入射光频率具有线性关系。
U0
U0 ～ 曲线
0
(3)在同一频率下，饱和光电流强度Im 正比于入射光 强P。
I m2 I m1
I
P2 P1
P2 P1
E h Ws
或
m为电子的质 式中 h为普克朗常数, 为入射光的频率， 为光电子逸出金属表面时的初速度， 量， Ws为受光线照 射的金属材料的逸出功(或功函数)。
v
1 m 2 h Ws 2
实验器材
普朗克常数测定仪微电流测试仪、测试台
实验内容
1. 测试前准备:
(1) 盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖，将光电管与汞灯距离调 整并保持在400mm，接通测试仪及汞灯电源，预热约 15min。
每取一电压值，记录一电流值到表2中。
为了使每个电流值都有三位有效数字，测量过程中须变 换“电流量程” 。
（注意：每次调换“电流量程”，都应重新调零)
(2)
表2
换上其他滤光片，重复步骤(1)。
I U AK 关系 L 400mm
365.0nm 光阑4mm
U AK (V)
I (1010 A)
（注意：汞灯一旦开启，不要随意关闭）
(2) 测试仪调零：盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖，“电压” 选
择在－2V～+2V档，“电流量程”选择在10-13A档，旋转 “电
流调零” 旋钮使“电流表”指示为零。 （注意：每次调换“电流量程”，都应重新调零)
(3)
调整光路：先取下光电管暗箱遮光盖，将直径为4mm的
择开关置于10－10A并重新调零，将直径为4mm的光阑及波长 365.0nm的滤光片插在光电管入射窗孔前。 (1) 从截止电压开始由低到高调节电压，直至30V（不高于
30V）。
从截止电压到0V 区间，电压取值间隔为0.25V;
从0V到8V 区间，电压取值间隔为1.5V;
从8V到35
V
区间，电压取值间隔为3V;
六. 数据处理
U 0 U 0 1. 用线性回归法求U0～直线的斜率k: k 2 2
再由h= ek求出普朗克常数h，并与公认值h0比较，
求出百分误差:
h h0 E h0
e 1.602 10 C h0 6.626 1034 J s
19
2. 根据表31－2的数据，在坐标纸上作出对应两种通光 量的I-UAK关系曲线。
( U 0 )
30
435.8nm 光阑4mm
U AK (V)
I (1010 A)
五.注意事项
1. 本实验不必要求暗室环境，但应避免背景光强
的剧烈变化。 2. 实验过程中注意随时盖上汞灯的遮光盖，严禁让 汞光不经过滤光片直接入射光电管窗口。 3. 实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖！
光电效应及普朗克 常数的测定
制作人：刘兰君
河南工程学院 大学物理实验示范中心
光电效应是19世纪末发现的，详细的研 究一直到1914年，研究中发现光电效应的基 本规律，无法用麦克斯韦的经典电磁理论作 出完满的解释。1905年爱因斯坦应用普朗克 的量子论，提出光量子概念，给光电效应以 正确的解释。其中普朗克常数是现代物理学 中的一个重要常数；由光电效应实验可简单 准确地测定普朗克常数，实验有助对光的量 子性的理解。