普朗克常量测量(光电效应)
光电效应测量普朗克常量实验报告
光电效应测量普朗克常量实验报告实验报告光电效应测量普朗克常量实验目的：1.测量汞灯光源的波长和频率；2.用光电效应法测量普朗克常量。
实验器材：1.试验台座；2.真空泵；3.光电管；4.放大器；5.减压阀；6.恒流源；7.多用电表；8.汞灯；9.光栅。
实验原理：1.电子当量e和普朗克常量h的关系式为eU=hf-φ；2.利用光电管的光电效应，测量φ和f，即可求得h。
实验步骤：1.按照实验原理组装光电效应测量普朗克常量的实验装置；2.打开汞灯光源和真空泵，使得试验装置真空度达到10^-4帕；3.在试验装置内部架设光栅，调整其位置和角度，使其满足“同轴光栅条件”；4.调整汞灯位置，得到暗纹和亮纹交替出现的明显的光谱条纹；5.调节汞灯电压，改变其波长，得到不同的光谱条纹；6.开启光电管；7.测量光电管的阴极工作电位（缺口电压），调节不同电压，观察光电流的变化；8.在不同波长下测量不同缺口电压，建立缺口电压U与停只管阈频率f的关系曲线；9.用最小二乘法对曲线进行线性拟合，求取其斜率k；10.用公式 h=k/e 计算出普朗克常量h。
实验结果：1.测得不同波长下的光栅间距（即光源的频率）和相应的缺口电压如下表所示：2.根据表格数据统计可得，数据经过计算和数据处理后，得到普朗克常量的平均值为6.63×10^-34 J·s。
我们与文献值相对误差1.2%左右，误差范围较小，说明实验结果比较可靠。
实验结论：通过本次实验，我们利用光电效应测量了普朗克常量，并且得到的实验结果与文献值相差不大，较为准确。
同时，我们也了解了光电效应的实验方法和原理，掌握了实验技能。
光电效应试验---普朗克常量的测量
光电发射器件:当辐射光能量作用于器件中的 光敏材料上时，电子逸出光敏材料表面产生光 电子并使发射的电子进入真空或气体中，形成 光电流，这种基于外光电效应的光电器件成为 光电发射器件。例如光电倍增管，光电管等。 半导体光电器件: 当辐射能作用于器件中的光 敏材料时，所产生的光电子通常不脱离光敏材 料,而是依靠吸收光子后在其内部激发出导电 的载流子，这种基于内光电效应的器件称为半 导体光电器件。
光电效应实验
---普朗克常量的测量
刘金环
前言
人类对光的本性的认识，到麦克斯韦提出 光是一种电磁波，光的波动说似乎已完美 无缺了。然而，就是在证实电磁波存在的 过程中，人们发现了光具有粒子性的重大 事实，这就是光电效应现象。光电效应在 量子理论的发展中有着特殊的意义。
光电效应最先由赫兹发现；他的学生勒纳 德对光电效应的研究卓有成效并获1905年 诺贝尔物理学奖；爱因斯坦提出光子论从 理论上成功解决了光电效应面临的难题并 因此获1921年诺贝尔物理学奖；美国物理 学家密立根通过精确实验证实了爱因斯坦 的理论，并获1923年诺贝尔物理学奖。
光电效应的第二个结论：光电子从金属表 面逸出时具有一定的动能，最大初动能与入射 光的频率成正比，而与入射光的强度无关。
光电效应的基本特征和规律
具有一定频率的辐射光照射密封在抽成真 空的玻璃管中的光电阴极K上，会使阴极材料发 射光电子，如果在A与K两端加上电势差，光电 子在加速电场的作用下向阳极迁移产生光电流， 称为光电效应。 实验表明光电效应 具有一定的规律，利用 光电效应及其规律可制 成各种光辐射探测器。
光电效应的第一个结论：照射光的频率与极 间端电压U一定时，饱和光电流i与入射光强I成 正比。或者说在光照下，单位时间内从阴极飞出 的光电子数与入射光强度成正比。
用光电效应测量普朗克常量
用光电效应测量普朗克常量【实验目的】1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；3、学习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。
【实验仪器】光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪【实验原理】1、存在截止频率v0 ：每一种金属都有一极限频率,当入射光的频率低于截止频率时，无论光的强度如何都没有光电子产生；（v0 红限频率）2、光电效应中产生光电子速度（初动能）与光强无关，而与入射光的频率成正比；3、瞬时效应：只要v>v0立即引起光电子发射(时间间隔小的可以忽略不计)4）当AKU大于或等于U0 后，I迅速增加然后趋于饱和。
饱和光电流强度Im 与入射光强P成正比。
然而对于这些实验事实，经典的波动理论无法给出圆满的解释爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，提出了光量子假设，当光子照射金属时，金属中的电子全部吸收光子的能量hv，电子把光子能量的一部分变成它逸出金属表面所需的功W，另一部分转化为光电子的动能，即爱因斯坦光量子理论圆满地解释了光电效应的各条实验规律光强2 >光强1aU AKUI光强光强1S2IS1I光子能量: v：光子频率 h：普朗克常数光强： N:单位时间通过单位面积的光子个数当221mmveU时，光电子动能将变为零，eU代表光电子的最大初动能存在截止电压U0光电子的最大初动能等于它反抗电场力所做的功普朗克常数的测量：得截止电压U0与入射光频率v成直线关系：实验中可用不同频率的入射光照射，分别找到相应的遏止电压U0 ，就可作出U0～ v的实验直线，此直线的斜率就是k=h/e则普朗克常数：五、实验内容与步骤1、调整仪器(1)连接仪器；接好电源，打开电源开关，充分预热（不少于20分钟）。
(2)在测量电路连接完毕后，没有给测量信号时，旋转“调零”旋钮调零。
每换一次量程，必须重新调零。
(3)取下暗盒光窗口遮光罩，换上365.0nm滤光片，取下汞灯出光窗口的遮光罩，装好遮光筒，调节好暗盒与汞灯距离。
光电效应测普朗克常量
光电效应测普朗克常量【实验目的】1、研究光电管的伏安特性及光电特性；2、比较不同频率光强的伏安特性曲线与遏止电压；3、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解；4、验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量h 。
【实验仪器】FB807型光电效应(普朗克常数)测定仪(实验仪器的组成见图1)。
1、实验仪器构成：FB807型光电效应(普朗克常数)测定仪由光电检测装置和测定仪主机两部分组成。
光电检测装置包括：光电管暗箱、汞灯灯箱、汞灯电源箱和导轨等。
2、实验主机为FB807型光电效应(普朗克常数)测定仪，该测定试仪是主要包含微电流放大器和直流电压发生器两大部份组成的整体仪器。
3、光电管暗箱：安装有滤色片，光阑（可调节）、档光罩、光电管。
4、汞灯灯箱：安装有汞灯管、档光罩。
5、汞灯电源箱：箱内安装镇流器，提供点亮汞灯的电源。
图中1—电流量程调节旋钮及其量程指示； 2—光电管输出微电流指示表；； 3—光电管工作电压指示表； 4—微电流指示表调零旋钮； 5—光电管工作电压调节（粗调）； 6—光电管工作电压调节（细调）； 7—光电管工作电压转换按钮：按钮释放测量截止电位，按钮按下测量伏安特性； 8—光电管暗箱； 9—滤色片，光阑（可调节）总成； 10—档光罩； 11—汞灯电源箱； 12—汞灯灯箱。
【实验原理】图2是用光电管进行光电实验，测量普朗克常数的实验原理图。
图1图2 实验原理图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ν的光以h ν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h ν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。
金属中的电子吸收一个频率为ν的光子时，便会获得这个光子的全部能量，如果这些能量大于电子摆脱金属表面的逸出功W (或功函数)，电子就会从金属中逸出。
按照能量守恒原理有W m h m +=221υν （1） 此式称为爱因斯坦方程。
光电效应测量普朗克常量
光电效应测量普朗克常量一、前言光电效应是物理学中的一个基础概念，它是指当光子与物质相互作用时，能量被传递给物质，导致电子从物质中被释放出来。
这个现象在我们日常生活中有很多应用，比如太阳能电池板、数字摄像机和光电二极管等。
而在科学研究中，测量普朗克常量也是非常重要的一个任务。
二、什么是普朗克常量普朗克常量（Planck constant）是一个基本的自然常数，通常用符号h表示。
它描述了微观世界的行为方式，在量子力学中起着重要作用。
普朗克常量的数值为6.62607015×10^-34 J·s。
三、什么是光电效应在经典物理学中，我们认为当电磁波照射到金属表面时，金属会吸收能量并将其转化为热能。
但实际上，在某些条件下，金属表面会释放出电子。
这个现象就是光电效应。
四、测量普朗克常量的方法测量普朗克常量有很多方法，其中一种比较常见的方法是通过光电效应来测量。
这个方法基于爱因斯坦的光电效应理论，即当光子与金属相互作用时，会将能量传递给金属表面上的电子，使其跃迁到导体内部。
如果我们知道了光子的能量和电子从金属表面跃迁到导体内部所需要的最小能量（也就是逸出功），就可以通过测量电流和光强度来计算出普朗克常量。
五、实验步骤1. 实验器材：半导体激光器、反射镜、滤波器、准直器、样品台、数字万用表等。
2. 调整激光器输出波长和功率，使其符合实验要求。
3. 将激光束准直后，通过反射镜将其照射到样品台上的金属表面。
4. 在样品台上放置不同材质的金属片，并调整滤波器，使得只有特定波长的光线可以照射到金属片上。
5. 测量不同波长下的电流和光强度，并计算出逸出功。
6. 根据逸出功和不同波长下的能量差，计算出普朗克常量。
六、实验注意事项1. 实验过程中要保证实验器材的稳定性和精度。
2. 选择适当的金属片和滤波器，确保实验数据的准确性。
3. 在实验过程中要注意安全，避免激光对眼睛造成伤害。
七、结论通过测量光电效应可以得到逸出功和能量差，进而计算出普朗克常量。
光电效应测普朗克常量
光电效应测普朗克常量
光电效应是指当金属被光照射时，金属表面发射出电子的现象。
测量光电效应可以用来确定普朗克常量的值。
具体实验步骤如下：
1. 准备一块金属样品作为实验对象。
2. 将金属样品放置在真空室内。
3. 用一束单色光照射金属样品。
光的波长可以通过调节单色仪来控制。
4. 测量照射金属样品所需的最小电压，使得金属表面开始发射电子。
这个电压被称为截止电压。
5. 根据光的波长和截止电压的关系，可以计算出普朗克常量的值。
6. 为了准确测量截止电压，必须使用高精度电压测量设备，并且需要进行多次测量取平均值。
需要注意的是，实验中所使用的金属样品必须具有一定的工作函数，并且在照射过程中必须保持表面清洁，以保证实验的准确性。
用光电效应测定普朗克常量
用光电效应测定普朗克常量光电效应是指当光在某些物质表面照射时，会引起物质中电子的退出，产生电子波动现象。
该效应是经典物理学无法解释的。
为了解释这种现象，普朗克在1900年提出了一个新理论，即能量是以分立的量子方式存在，这就是量子理论的开端。
普朗克常量是量子理论中非常重要的一个量，它描述了量子之间的关系，也是光电效应实验中需要测定的重要物理量。
测定普朗克常量的方法之一就是利用光电效应。
光电效应实验装置是一个小型的真空室，内部有一个光源，用于产生电子。
光源辐射出光子，光子通过光阑进入真空室，并照射在钨箔表面。
由于钨箔表面的一些原子具有光电子能级，当光子的能量大于该能级时，钨原子会发射出光电子。
发射的光电子进入一个高压的电子收集器中，最终通过电路输出到计数器上得到电流值。
通过改变光源、光强、电压等实验条件，可以测量出光电子的最大动能和该光子的能量。
根据爱因斯坦的公式：光子的能量等于光电子最大动能和钨金属表面逸出功之和，用光电效应实验可以得出一组光子能量和对应光电子最大动能的数值。
将这些数值带入公式：E = hν (其中，E为光子的能量，ν为光子的频率，h为普朗克常量)便可以计算出普朗克常量h的值。
光电效应实验是测定普朗克常量的一种重要方法。
通过该实验可以探索光子与物质之间的相互作用、光的波长和频率、钨金属的电子结构等重要问题。
与其他测定方法相比，光电效应实验的优点在于实验过程简单直观，且结果精确可靠。
随着现代科技的不断发展，光电效应实验已成为物理学和工程领域中不可或缺的实验技术，将继续为科学技术的进步做出贡献。
光电效应实验---普朗克常量的测量
A
K
G
应的截止电压。 应的截止电压。
E
即：eUs
–1/2mv2 =0 eUs = hv – Ws
代入光电效应方程： 代入光电效应方程：
其中： 其中：
Ws为金属材料的逸出功，Ws=hv 为金属材料的逸出功，Ws=hv Us = h/e(v-v ) h/e(v0
0
上式表明： 的线性函数。 上式表明：截止电压Us是入射光频率v 的线性函数。
Us（V）
2 1.5 1 0.5 0 0 -0.5 -1 -1.5 -2 1 2 3 6 7 A(5.00,0.31) 14 ν。 4.15×10 Hz = 4 5 8
截止电压与频率的关系曲线 B(8.00,1.48)
（x10 γ 14Hz）
9
Φs = 1.62V
1. 作出不同光强下的I--V特性曲线。 作出不同光强下的I--V特性曲线。
实验内容： 实验内容：
1. 观测光电管的暗电流； 观测光电管的暗电流； 2. 测量光电管的I--V特性，重点测五种不 测量光电管的I--V特性， 同频率的截止电压； 同频率的截止电压； 3. 改变光源与暗盒的距离L或光阑孔，测 改变光源与暗盒的距离L或光阑孔， 波长为577nm的 --V特性， 波长为577nm的I--V特性，重点测不同 光强下的饱和电流。 光强下的饱和电流。
E V
A
K
G
但与入射光的频率成正比； 但与入射光的频率成正比； (4)光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立即产生光电子。 (4)光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立即产生光电子。 光电效应是瞬时效应
光电效应方程： 光电效应方程：
1 2 mv = h ν w s 2
当加反向电压时， 当加反向电压时，阻止光电子 运动，当光电流为零时， 运动，当光电流为零时，此时 所加反向电压Us被称为光电效 所加反向电压Us被称为光电效
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《大学物理实验》报告
一、实验名称 光电效应测定普朗克常量
二、实验目的
(1) 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解.
(2) 验证爱因斯坦光电效应方程，求普朗克常量 h.
(3) 测定光电管的伏安特性曲线.
三、实验原理 (基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)
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。
其中S 为真空光电管，K 为阴极，A 为阳极。
当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G 中无电流流过，当用一波长比较短的单色光照射到阴极K 上时，形成光电流，光电流随加速电位差U 变化的伏安特性曲线如图2所示。
图1 光电效应实验原理图 图2 光电管的伏安特性曲线
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，饱和电流与光强成正比
2.光电子的初动能与入射光频率之间的关系
预习
操作 实验报告 总分 教师签字
光电子从阴极逸出时，具有初动能。
当U=U A-U K为负值时，光电子逆着电场力方向由K极向A极运动，随着U的增大，光电流迅速减小，当光电流为零，此时的电压的绝对值称为遏止电位差U a.
在减速电压下,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所作的功。
即根据爱因斯坦关于光的本性的假设，光是一种微粒，即为光子。
每一光子的能量为,其中h为普朗克常量，v为光波的频率。
所以不同频率的光波对应光子的能量不同。
光电子吸收了光子的能量h v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初动能。
由能量守恒定律可知h v=1/2mv2+A
由此可见，光电子的初动能与入射光频率成线性关系，而与入射光的强度无关。
只有光子的能量hv大于等于逸出功A时，光电子才能有初动能，才会产生光电效应，即当光的频率v<v0时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，其中V0=A/h,称为截止频率（又称红限）。
不同的金属材料的逸出功A不同，因而截止频率也不同。
确定遏止电位差值，可采用以下两种方法：
(1) 交点法：
光电管阳极用逸出功较大的材料制作，制作过程中尽量防止阴极材料蒸发，实验前对光电管阳极通电，减少其上溅射的阴极材料，实验中避免入射光直接照射到阳极上，这样可使它的反向电流大大减少，其伏安特性曲线与图2十分接近，因此曲线与U轴交点的电位差近似等于遏止电位差，此即交点法。
(2) 拐点法
光电管阳极反向光电流虽然较大，但在结构设计上，若是反向光电流能较快地饱和，则伏安特性曲线在反向电流进入饱和段后有着明显的拐点。
四、实验内容和步骤（要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材）
通过实验了解光电效应的基本规律，并用光电效应法测量普朗克常量。
在577.0nm、546.1nm、435.8nm、404.7nm四种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线，并根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常量。
(1) 汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上 .
(2) 调整光电管与汞灯距离约为 40cm 并保持不变 .
(3) 将实验仪及汞灯电源接通，预热 20min.
(4) 将“电流量程”选择开关置于所选挡位，进行测试前调零 .
实验仪在开机或改变电流量程后，都会自动进入调零状态 . 调零时应将光电管暗箱电流输出端 K 与实验仪微电流输入端 ( 后面板上 ) 断开，旋转“调零”旋钮使电流指示为000.0×10-13A
(5)用高频匹配电缆将电流输入连接起来，按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态.
普朗克常量的测量
(1)将汞灯遮光盖罩上 .
(2)测量截止电压时，“伏安特性测试 / 截止电压测试”状态键应为截止电压测
试状态.“电流量程”开关应处于10-13A挡。
(3)手动测量：使“手动/自动”模式键处于手动模式.将直径 4mm 的光阑及365.0nm 的滤色片装在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖 .
(4) 从低到高调节电压，用零电流法测量该波长对应的U0值 .
(5) 依次换上 404.7nm 、 435.8nm 、 546.1nm 和 577.0nm 的滤色片，重复步骤 (4)。
(6) 自动测量：按“手动 / 自动”模式键切换到自动模式 .此时电流表左边的指示灯闪烁，表示系统处于自动测量扫描范围设置状态，用电压调节键可设置扫描起始电压和终止电压。
五、数据记录
1.实验仪器（记录实验中所用仪器的名称、型号、精度等级等参数）
光电管、滤波片、滤光片、水银灯、检流计（或微电流计）、直流电源、直流电压计等。
2.原始数据记录（原始数据表格只需要画出与数据记录有关的部分，禁止用铅笔记录数据，伪造、抄袭数据按作弊处理，该实验计零分）
六、实验数据整理及数据处理（★需画表格，重新将原始数据整理、誊写一遍，在原始数据记录项中直接进行数据处理的视为无效。
要求表格清晰完整，有效数字位数正确，符号、单位清楚，写出必要的过程，运算过程规范，结果表达式正确）
七、分析讨论:①回答教材课后思考题②实验中遇到的问题（故障、差错）及处理办法，结果如何？③实验后对实验原理和方法的新认识④对实验误差和标准不确定度来源的探讨及减小的办法⑤实验的独特见解；是否可通过其他途径达到同样的实验目的和结果⑥需要商榷的问题及对本实验的建议等。
思考题
（1）光电流指的是光电二极管在有光是通过电流.而光电二极管并不能产生电能.所以并非光电效应里的.
（2）实验中，存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流（即无
光照射时的电流），测得的电流实际上是包括上述两种电流和由阴极光电效应所产生的正向电流三个部分，所以当反向电压加到一定值后，光电流会出现负值。
（3）采用了准确度高的数字仪表测量电压和电流,特别是微电流表性能很好。
其次采用了手动模式，在接近截止电压的时候缓慢调节准确度更高。