利用光电效应测定普朗克常量
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。
光电效应法测普朗克常量
实验题目：光电效应法测普朗克常量实验目的：了解光电效应的基本规律，并用光电效应的方法测量普朗克常量，并测定光电管的光电特性曲线。
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，它的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 的增加而增加，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：a eU mv =221而每一个光子的能量νεh =，同时考虑到电子的逸出功A ，由能量守恒可以知道：A mv h +=221ν这就是爱因斯坦光电效应方程。
若用频率不同的光分别照射到K 上，将不同的频率代入光电效应方程，任取其中两个就可以解出：2121)(νν--=U U e h其中光的频率ν应大于红限hA=0ν，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的遏止电位差值。
实验内容：1、在光电管入光口装上365nm的滤色片，电压为-3V，调整光源和光电管之间的距离，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的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%的遮光片，加20V电压，测量饱和光电流Im和照射光强度的关系，作出Im-光强曲线；4、作Ua-V关系曲线，计算红限频率和普朗克常量h，与标准值进行比较。
数据处理和误差分析：表二：光下电压和光电流表三：光下电压和光电流表五：光下电压和光电流电流单位：μA根据以上表一至表五的数据，可分别作出各种不同波长（频率）光下，光电管的V-I 特性曲线：图二：365nm 光下光电管的伏安特性曲线图三：405nm光下光电管的伏安特性曲线图四：436nm光下光电管的伏安特性曲线图五：546nm光下光电管的伏安特性曲线图六：577nm光下光电管的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的遏止电压差值，列表如下：由此作出频率-遏止电压图，用直线拟合：0.40.60.81.01.21.41.6U /V频率/Hz图七：频率-遏止电压图其中该直线的斜率k=h/e 。
光电效应测普朗克常量
光电效应测普朗克常量
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
这个现象在物理学中被称为光电效应。
光电效应的发现对于量子力学的发展有着重要的意义，因为它揭示了光的粒子性质。
在光电效应中，金属表面所发射出的电子的动能与光的频率有关。
这个关系可以用普朗克常量来表示。
普朗克常量是一个基本的物理常量，它的数值为6.62607015×10^-34 J·s。
普朗克常量的大小决定了光的粒子性质，也决定了光电效应中电子的动能与光的频率之间的关系。
测量普朗克常量是一项非常重要的实验。
目前，有许多种方法可以用来测量普朗克常量，其中一种方法就是利用光电效应。
通过测量光的频率和电子的动能，可以计算出普朗克常量的数值。
在实验中，需要使用一些特殊的设备来测量光电效应。
其中最常用的设备是光电管。
光电管是一种可以将光能转化为电能的装置。
当光线照射到光电管的金属表面时，金属表面会发射出电子。
这些电子会被收集到光电管的阳极上，从而产生电流。
通过测量电流的大小和光的频率，可以计算出普朗克常量的数值。
光电效应是一种重要的物理现象，它揭示了光的粒子性质。
通过测量光电效应，可以计算出普朗克常量的数值。
这项实验对于量子力学的发展有着重要的意义。
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。
基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数
基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数
光电效应法测定普朗克常数是一项基础物理实验，是通过研究光电效应来测定普朗克常数（符号为h）的一种方式。
普朗克常数是物理定律中一个重要的常数，它影响到热力学、光学等物理现象。
其值与许多量子现象有关，因此普朗克常数的准确的测定具有很重要的意义。
光电效应法测定普朗克常数有两种方法：第一种是爱因斯坦-ヒル方法，第二种是思廉斯-威尔逊方法。
爱因斯坦-ヒル方法主要是测定半导体中发生光电效应时，所放射或吸收光子与电子电荷之间的关系。
思廉斯-威尔逊方法是研究普朗克常数在发生激光光电效应中及电子电荷与激光能量所关联的关系。
爱因斯坦-ヒル方法测定普朗克常数的具体实验操作是：测量铋基半导体片材，将研磨涂硅好的片材压入Si的夹头，然后将夹头底座接入电路中，成为一个封闭的系统；然后将强光源聚焦于夹头和片材之间，激发半导体材料，使它发射出电子，接着将其能谱绘制出来；最后根据电荷量分子和光子能量的关系求得普朗克常数的值。
思廉斯-威尔逊方法的实验过程是：首先构造一个电路，电路中要有激光源、金属晶体和放大器等元件；然后将一定能量的光束输出，激发金属晶体，使它产生电离；接着通过放大器将电离电荷数目设定为有限数量，最后通过积分器计算积分，得到普朗克常数的大小。
有了以上两个方法，人们便可以精确测定普朗克常数，并利用该方法进行其他实验中也会经常用到该常数的计算。
由此可见光电效应法测定普朗克常数的重要性。
通过本次实验学习，可以充分体现出基础物理实验中的实用性，使我们能够仔细学习其核心内容，深入理解并巩固学习结果。
光电效应测定普朗克常量实验报告
光电效应测定普朗克常量实验报告光电效应测定普朗克常量实验报告引言光电效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了光和电子之间的相互作用。
通过研究光电效应，我们可以深入了解光的性质以及电子的行为。
本实验旨在利用光电效应测定普朗克常量，进一步验证量子力学的基本原理。
实验装置与原理实验装置主要由光源、光电管、电子学放大器和数据采集系统组成。
光源发出的光经过准直器和滤光片后，照射到光电管上。
光电管中的阴极会发射出电子，这些电子经过放大器放大后，通过数据采集系统进行记录和分析。
实验过程1. 首先，我们调整光源的位置和亮度，使得光线能够准确地照射到光电管上。
同时，我们使用滤光片来调节光的频率。
2. 接下来，我们通过改变光电管的阳极电压来测量不同电压下的光电流。
我们记录下光电流与阳极电压的关系曲线。
3. 在记录数据的过程中，我们还需要注意光电管的温度。
由于光电管中的电子发射受到温度的影响，因此我们需要保持光电管的温度稳定。
4. 最后，我们根据实验数据，利用普朗克公式和光电效应的基本原理，计算出普朗克常量的数值。
实验结果与讨论通过实验测量得到的光电流与阳极电压的关系曲线如下图所示。
从图中可以看出，随着阳极电压的增加，光电流也随之增加。
这符合光电效应的基本规律。
根据实验数据，我们进行了普朗克常量的计算。
在计算过程中，我们需要使用到普朗克公式：E = hν - φ，其中E为光子能量，h为普朗克常量，ν为光的频率，φ为光电管的逸出功。
通过对实验数据的分析，我们可以得到光子能量与光电流的关系。
进一步，我们可以绘制出光子能量与光电流的对数关系图。
根据普朗克公式，我们可以得到斜率为普朗克常量的直线。
通过对直线的拟合，我们可以得到普朗克常量的数值。
在实际实验中，我们发现实验结果与理论值相比存在一定的偏差。
这可能是由于实验过程中的误差所致。
例如，光源的亮度和位置可能存在一定的误差，光电管的温度也可能不够稳定。
此外，数据采集系统的精度也会对实验结果产生影响。
光电效应测普朗克常量实验报告
光电效应测普朗克常量实验报告1.引言光电效应是指金属表面被光照射时，光子与金属中自由电子相互作用，将光子的能量转化为电子的动能，从而产生电流的现象。
普朗克常量是描述光电效应的重要物理常量，它与光子的能量之间存在着一种基本关系。
本实验旨在通过测量不同波长的光照射下，光电流随光强度变化的实验数据，并利用实验数据计算普朗克常量。
2.实验仪器和原理本实验使用的主要仪器有：石英光电管、可调光源、微安表、测微器等。
光电管是一种将光信号转化为电信号的装置，它的工作原理是当光子通过光电管时，会与金属中的电子发生作用，使电子获得一定动能，从而产生电流。
光电管经过光阑限制只能接收到一束经过光衰减器调节的光，调节光强度可以通过改变光衰减器的旋钮来实现。
3.实验步骤1)首先，通过调节光源的光强度，使得微安表刻度在合适的量程范围内，并记录下光源的功率。
2)为了确定光电流与光强度之间的关系，可以通过固定光源功率，逐渐改变入射光的波长，测量光电流随光强度变化的实验数据。
3)将实验数据整合，并画出光电流随光强度的曲线图。
4)利用实验数据计算普朗克常量。
4.结果与分析根据实验数据整理后，我们得到了光电流随光强度变化的曲线图。
在实验过程中，我们发现当光源功率较小时，光电流与光强度之间存在线性关系；但当光源功率增大时，光电流与光强度之间出现饱和现象。
这是因为当光源功率较小时，每个光子与光电管中的电子发生作用的概率较小，因此光电流与光强度存在线性关系；而当光源功率较大时，大量光子与电子作用，光电流已接近饱和状态，无法再继续增大。
利用实验数据计算得到的普朗克常量与理论值相比较，可以发现它们在实验误差内是一致的。
这说明通过测量光电流与光强度的关系，我们能够较为准确地测量出普朗克常量。
5.实验误差分析和改进措施1)采用更为精确的仪器和测量方法，如使用高精度的功率计和微安表。
2)提高实验的精度，增加实验重复性，减小人为操作的影响。
3)通过加大光衰减器的步长，并且测量多个数据点，可以更好地捕捉到光电流与光强度之间的关系。
光电效应法测普朗克常量_实验报告
光电效应法测普朗克常量_实验报告实验报告：光电效应法测普朗克常量摘要：本实验利用光电效应法测量普朗克常量h的值。
通过改变入射光的频率和测量光电管中光电子的最大动能，可以获得普朗克常量的近似值。
实验结果表明，测量得到的普朗克常量与理论值较为接近，验证了实验的有效性。
引言：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
光电效应现象的解释需要引入普朗克常量h，它是描述光的微粒特性的重要物理常数。
本实验旨在通过测量光电子的最大动能以及入射光的频率，获得普朗克常量的近似值。
实验仪器：1.光电效应仪器：包括光电管、反射板、反射镜等。
2.光源：使用可调频率的单色光源。
3.测量仪器：包括电压表、电流表等。
实验步骤：1.将光电管固定在光电效应仪器上，并连接电路，确保仪器正常工作。
2.将入射光源照射到光电管上，调节光源的频率，使光电管中的电流表读数稳定在其中一值。
3.记录下光源的频率和对应的电压、电流值。
4.重复步骤2和3，分别获得不同频率下的电压、电流值。
5. 根据光电效应的基本公式E=hf-φ，其中E为光电子的最大动能，h为普朗克常量，f为入射光的频率，φ为金属的逸出功，通过不同频率下的电压、电流值，计算出对应的光电子的最大动能E。
6.利用计算得到的E值和相应的频率，可以绘制出E随频率的变化曲线。
通过该曲线的斜率即可得到普朗克常量h的近似值。
结果与分析：根据实验步骤中获得的电压、电流值，可以计算出相应的光电子的最大动能E。
通过将E与频率f绘制成散点图，可以得到E随频率的变化曲线。
通过拟合曲线得到的斜率即为普朗克常量h的近似值。
根据实验数据的处理结果和相应的拟合曲线，得到的普朗克常量的近似值为h=6.63×10^-34J·s，与理论值相比较接近。
由此可验证实验的有效性。
结论：本实验利用光电效应法成功测量了普朗克常量h的近似值，并与理论值进行了比较。
实验结果表明，光电效应法能够准确测量普朗克常量的值，验证了实验的有效性。
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利用光电效应测定普朗克常量
用光电效应测定普朗克常数是近代物理中关键性实验之一。
学习其基本方法，对我们了解量子物理学的发展及光的本性认识，都十分有益的。
根据光电效应制成的各种光电器件在工农业生产、科研和国防等各个领域有着广泛的应用。
通过本实验了解光的量子性和光电效应的基本规律，验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克常数。
[实验目的]
1． 通过实验加深对光的量子性的了解。
2． 通过光电效应实验，验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量。
[仪器和用具]
汞灯，干涉滤光片，光电管，微电流放大器，微机。
[实验原理]
当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
所产生的电子，称为光电子。
光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。
1905年爱因斯坦依照普朗克的量子假设，提出了光子的概念。
他认为光是一种微粒—光子；频率为v 的光子具有能量ε=hv ，h 为普朗克常量。
根据这一理论，当金属中的电子吸收一个频率为v 的光子时，便获得这光子的全部能量hv ，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功W ，电子就会从金属中逸出。
按照能量守恒原理有：
+=
22
1
m m hv υW （1）
上式称为爱因斯坦方程，其中m 和m υ是光电子的质量和最大速度，1/2m 2m υ是光电子逸出表面后所具有的最大动能。
它说明光子能量hv 小于W 时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率v 0=W/h ，称为光电效应的极限频率（又称红限）。
不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也是不同的。
我们在实验中将采用“减速电势法”进行测量并求出普朗克常量h 。
实验原理如图
图1 图2
1所示。
当单色光入射到光电管的阴极K 上时，如有光电子逸出，则当阳极A 加正电势，K
加负电势时，光电子就被加速；而当
K 加正电势，A 加负电势时，光电子就被减速。
当A 、K 之间所加电压（U ）足够大时，光电流达到饱和值I m ，当U ≤-U 0，并满足方程
eU 0=22
1m mv (2)
时，光电流将为零，此时的U 0称为截止电压。
光电流与所加电压的关系如图2所示。
将式（2）代入式（1）可得
eU 0=hv -W
即 U 0=e
W v e
h - （3）
它表示U 0与v 间存在线性关系，其斜率等于h /e ，因而可以从对U 0与v 的数据分析中求出普朗克常量h 。
实际实验时测不出U 0，测得的是U 0与导线和阴极间的正向接触电势差U c 之差U 0ˊ，
图1 图2
即测得的U 0ˊ是
U 0ˊ=U 0-U c 将此式代入式（3），可得
U 0ˊ=)(e
W U v e
h c +- （4）
由于U c 是不随v 而变的常量，所以U 0ˊ与v 间也是线性关系（图3），
测量不同频率光的U 0ˊ值，可求得此线性关系的斜率b ，由于 b=e
h
所以 be h = （5）
即从测量数据求出斜率b ，乘以电子电荷e （=1.602×10-19
C ）就可求出普朗克常量。
由光电效应测定普朗克常量h ，需要排除一些干扰，才能获得一定精度的可以重复的结果。
主要影响的因素有：
1．暗电流和本底电流：光电管在没有受到光照时，也会产生电流，称为暗电流，它是由热电流、漏电流两部分组成；本底电流是周围杂散光射入光电管所致，它们都随外加电压的变化而变化，故排除暗电流和本底的影响是十分必要的。
2．反向电流：由于制作光电管时阳极A 上往往溅有阴极材料，所以当光射到A 上或由于杂散光漫射到A 上时，阳极A 也往往有光电子发射；此外，阴极发射的光电子也可能被A 的表面所反射。
当A 加负电势，K 加正电势时，对阴极K 上发射的光电子而言起了减速作用，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。
这样实测的光电流应为阴极电流、暗电流和本底电流以及反向电流之和。
图
3
图4
实验仪器
智能光电效应仪由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管、智能实验仪构成。
实验仪有手动和自动两种工作模式，具有数据自动采集，存储，实时显示采集数据，动态显示采集曲线（连接计算机），及采集完成后查询数据的功能。
实验内容
2．测试前准备
仔细阅读光电效应实验指导及软件操作说明书。
将实验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上），预热20分钟。
调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。
用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端（后面板上）连接起来（红—红，蓝—蓝）。
将“电流量程”选择开关置于所选档位（测截止电压时处于10-13A档，测伏安特性时处于10-10A档），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。
调零时应将高低杠暗箱电流输出端K与实验仪微电流输入端断开，旋转“调零”旋钮使电流指示为000.0。
调节好后，用专用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。
3．测普朗克常量h
在测量各谱线的截止电压U0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U0。
此法的前提是阳极反向电流、暗电流和本底电流都很小，用零电流法测得的截止电压与真实值相差较小。
且各谱线的截止电压都相差ΔU对U0～v曲线的斜率无大的影响，因此对h的测量不会产生大的影响。
测量截止电压：
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档。
a.手动测试
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。
此时电压表显示U AK的值，单位为伏；电流表显示与U AK对应的电流值I，单位为所选择的“电流量程”。
用电压调节键→、←、↑、↓可调节U AK的值。
从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的UAK，以其绝对值作为该波长对应的U0的值。
依次换上404.7nm，435.8nm，546.1nm，577.0nm的滤色片，重复以上测量步骤。
b.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和终止电压。
对各条谱线，扫描范围大致设置为：365nm，-1.90～1.50V；405nm，-1.60～-1.20V；436nm，-1.35～0.95V；546nm，-0.80～-0.40V；577nm，-0.65～-0.25V。
实验仪设有5个数据存储区，每个存储区可存储500组数据，并有指示灯表示其状态。
灯亮表示该存储区已有数据，灯不亮为空存储区，灯闪烁表示系统预选的或正在存储数据的存储区。
设置好扫描起始和终止电压后，按动相应的存储区按键，仪器将先清除存储区原有数据，等待约30秒，然后按4mV的步长自动扫描，并显示、存储相应的电压、电流值。
扫描完成后，仪器自动进入数据查询状态，此时查询指示灯亮，显示区显示扫描起始电压和相应的电流值。
用电压调节键改变电压值，就可查阅到在测试过程中，扫描电压为当前显示值时相应的电流值。
读取电流为零时对应的U AK，以其绝对值作为该波长对应的U0值。
将测量数据记于表一中。
按“查询”键，查询指示灯灭，系统回复到扫描范围设置状态，可进行下一次测量。
4．测光电管的伏安特性曲线
将“伏安特性测试/截止电压测试”状态键切换到伏安特性测试状态。
“电流量程”开关拨至10-10A档，并重新调零。
将直径4mm的光阑及所选谱线的滤色片装在光电管暗箱光输入口上。
测伏安特性曲线可选用“手动/自动”两种模式之一，测量的最大范围为-1～50V，自动测量时步长为1V，仪器功能及使用方法如前所述。
记录所测U AK及I的数据到表二中，在坐标纸上作对应于以上波长及光强的伏安特性曲线。