光电效应测量普朗克常量和金属逸出功

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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

光电效应测量普朗克常量实验报告引言:光电效应是20世纪初物理学上的一大发现,这一现象被广泛应用于工业和科学研究中。

实验的目的是通过实验测量普朗克常量(h)。

普朗克常量是量子力学中最重要的常量之一,它是描述微观物理现象的基础。

实验原理:光电效应是指当金属表面受到光的照射时,金属表面上的自由电子可以被激发出来。

这种现象可以用经典物理学和量子力学来解释。

根据经典物理学,当光照射一个金属表面时,光子(光的波动粒子性质)会“撞击”金属表面上的电子,给它们提供一定的能量,如果这些电子获得的能量大于金属的解离能,那么它们就可以脱离金属表面成为自由电子。

而从量子力学的角度看,光子具有一定的能量和波长,对于金属来说,只有能量大于它的等效电离能才能将电子脱离金属表面,且脱离电子的动能与光子的能量差相等。

根据这两种解释,在光照射下,从金属表面脱离的电子数随着入射光的强度和频率而改变。

在实验中,可以通过改变光的频率来控制金属表面上脱离的电子数,进而测量普朗克常量。

另外,测量光电子的动能也是实验的重要指标之一。

实验器材:实验器材主要包括:汞灯、透镜、绿色滤波片(546 nm)和金属片。

在实验的过程中,我们需要依次将汞灯、透镜和绿色滤波片固定在一起,形成一个光源,将金属片放在光源前方,这样当光照射在金属片上时,就可以观察到光电子的逸出现象。

并使用一个数据采集器来测量电压和电流的变化,并通过计算来推导出普朗克常量。

实验步骤:1.首先将汞灯、透镜和绿色滤波片按照实验要求固定在一起,形成一个光源,在不同的电压下调整汞灯的强度,保证光线对金属片的照射强度在合适的范围内。

2.将金属片放置在光源前方,调整金属片的位置,使得光照射在金属片的表面上。

在不同的电压下,记录金属片释放出的光电子电流的变化情况。

3.保持光源的强度和金属片的位置不变,更换不同颜色的滤波片(即不同的波长),测量在不同波长下金属片释放出的光电子电流的变化情况。

4.通过分析实验数据,计算出光子的能量和波长,并推导出普朗克常量的数值。

普朗克常量测定实验报告

普朗克常量测定实验报告

普朗克常量测定实验报告普朗克常量测定实验报告引言:普朗克常量是描述微观世界的基本物理常量之一,它在量子力学中具有重要的地位。

为了精确测定普朗克常量的数值,我们进行了一系列实验。

本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验装置、实验步骤以及实验结果的分析和讨论。

实验目的:本实验旨在通过测定光电效应中的截止电压和光频的关系,来间接测定普朗克常量的数值。

通过实验结果的分析,探索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,金属中的自由电子受到光的激发后从金属表面逸出的现象。

根据经典物理学的观点,光的能量应该是连续分布的,而光电效应的实验结果却表明,当光的频率小于某个临界频率时,无论光的强度如何增大,都无法使电子逸出。

这一现象无法用经典物理学解释,而需要引入量子力学的概念。

根据光电效应的基本原理,我们可以得到一个公式:E = h*f - φ其中,E为光子的能量,h为普朗克常量,f为光的频率,φ为金属的逸出功。

当光子的能量大于金属的逸出功时,电子才能逸出金属表面。

当光的频率小于临界频率时,逸出功φ大于光子能量hf,因此电子无法逸出。

实验装置:本实验所使用的装置主要包括:光源、光电管、电压源、电流表、电压表、滤光片等。

光源产生可调节频率的单色光,光电管接收光信号并将其转化为电信号,电压源提供不同的电压,电流表和电压表用于测量电流和电压的大小。

实验步骤:1. 将光电管安装在实验装置上,并将电流表和电压表连接到光电管上。

2. 打开电源,调节电压源的电压,使得光电管中的电流保持稳定。

3. 使用滤光片调节光源的频率,记录光电管中的电流和电压的数值。

4. 重复步骤3,改变滤光片的种类和数量,记录相应的电流和电压数值。

5. 根据测得的电流和电压数值,绘制光电流和光电压的曲线。

实验结果分析:根据实验测得的数据,我们可以绘制光电流和光电压的曲线。

曲线的斜率与普朗克常量呈正比关系,通过计算斜率的数值,我们可以间接测定普朗克常量的数值。

【大学物理实验】 光电效应测量普朗克常量和金属逸出功

【大学物理实验】 光电效应测量普朗克常量和金属逸出功

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院(系) 姓名 实验时间
大连理工大学
大学物理实验报告
专业
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实验台号

月 日,第 周,星期


实验名称 光电效应测量普朗克常量和金属逸出功
教师评语
成绩 教师签字

实验目的与要求: 1. 通过测量不同频率光照下光电效应的截止电压来计算普朗克常量 2. 获得阴极材料的红限频率和逸出功
主要仪器设备: 1. 光电效应实验仪(GGQ-50 高压汞灯, GDh-I 型光电管电流测量仪) 2. 滤光片组(通光中心波长分别为 365.0nm, 404.7nm, 435.8nm, 546.1nm, 577.0nm) 3. 圆孔光阑Φ =5mm, Φ ’=10mm 4. 微电流仪
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服金属表面的束缚(金属的逸出功 A)外, 剩余的便是逸出光电子的动能, 显然仅仅损失了逸出
功的光电子具有最大动能:
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实验中所加的光电管电压 U 起到协助光电流 I 形成的作用, 当不加电压 U 时, 到达阳极的光电子
很少, 光电流十分微弱; 当加上正向电压时, 便有更多的光电子到达阳极, 使得 I 增大, 而

测量普朗克常数实验报告

测量普朗克常数实验报告

一、实验目的1. 理解光电效应的基本原理,验证爱因斯坦光电效应方程。

2. 通过实验测量,精确测定普朗克常数。

3. 掌握光电效应实验的操作方法和数据处理技巧。

二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时,金属表面会释放出电子的现象。

根据爱因斯坦的光电效应方程,光电子的动能Ek与入射光的频率ν、金属的逸出功W和普朗克常数h有关,即Ek = hν - W。

其中,Ek为光电子的最大动能,h为普朗克常数,ν为入射光的频率,W为金属的逸出功。

通过改变入射光的频率,测量对应的截止电压U0,即可得到一系列Ek和ν的数据。

根据Ek = eU0,其中e为电子电量,将Ek和ν的关系图化后,斜率即为普朗克常数h/e。

三、实验仪器与设备1. 光电效应测试仪2. 汞灯及电源3. 滤色片(五个)4. 光阑(两个)5. 光电管6. 测量显微镜7. 直尺8. 计算器四、实验步骤1. 将光电管安装到光电效应测试仪上,调整光电管的位置,使其与汞灯的出光口平行。

2. 选择合适的滤色片,调整光阑,使光束照射到光电管上。

3. 打开汞灯及电源,调节电压,使光电管工作在饱和状态。

4. 改变滤色片的颜色,分别测量不同频率的光照射到光电管上时的截止电压U0。

5. 记录实验数据,包括入射光的频率ν、截止电压U0和对应的金属材料。

五、实验数据与处理1. 根据实验数据,绘制Ek~ν的关系图。

2. 利用线性回归方法,计算Ek~ν关系的斜率k。

3. 根据公式k = h/e,计算普朗克常数h的值。

六、实验结果与分析1. 根据实验数据,绘制Ek~ν的关系图,得到斜率k的值为x。

2. 根据公式k = h/e,计算普朗克常数h的值为y。

3. 将计算得到的普朗克常数h与理论值进行比较,分析误差产生的原因。

七、实验结论通过本次实验,我们成功验证了爱因斯坦光电效应方程,并精确测量了普朗克常数。

实验结果表明,普朗克常数h的测量值与理论值较为接近,说明实验方法可靠,数据处理方法正确。

光电效应实验报告

光电效应实验报告

一、 引言当光束照射到金属表面时,会有电子从金属表面逸出,这种现象被称之为“光电效应”。

对于光电效应的研究,使人们进一步认识到光的波粒二象性的本质,促进了光的量子理论的建立和近代物理学的发展。

现在观点效应以及基于其理论所制成的各种光学器件已经广泛用于我们的生产生活、科研、国防军事等领域。

所以在本实验中,我们利用光电效应测试仪对爱因斯坦的方程进行验证,并且测出普朗克常量,了解并用实验证实光电效应的各种实验规律,加深对光的粒子性的认识。

二、 实验原理1. 光电效应就是在光的照射下,某些物质内部的电子背光激发出来形成电流的现象;量子性则是源于电磁波的发射和吸收不连续而是一份一份地进行,每一份能量称之为一个能量子,等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率,即E=h*f (f表示光子的频率)。

2. 本实验的实验原理图如右图所示,用光强度为P 的单色光照射光电管阴极K,阴极释放出的电子在电源产生的电场的作用下加速向A 移动,在回路中形成光电流,光电效应有以下实验规律;1) 在光强P 一定时,随着U 的增大,光电流逐渐增大到饱和,饱和电流与入射光强成正比。

2) 在光电管两端加反向电压是,光电流变小,在理想状态下,光电流减小到零时说明电子无法打到A,此时eUo=1/2mv^2。

3) 改变入射光频率f 时,截止电压Uo 也随之改变,Uo 与f 成线性关系,并且存在一个截止频率fo,只有当f>fo 时,光电效应才可能发生,对应波长称之为截止波长(红限),截止频率还与fo 有关。

4) 爱因斯坦的光电效应方程:hf=1/2m(Vm)^2+W,其中W 为电子脱离金属所需要的功,即逸出功,与2)中方程联立得:Uo=hf/e – W/e 。

光电效应原理图3.光阑:光具组件中光学元件的边缘、框架或特别设置的带孔屏障称为光阑,光学系统中能够限制成像大小或成像空间范围的元件。

简单地说光阑就是控制光束通过多少的设备。

主要用于调节通过的光束的强弱和照明范围。

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

光电效应测普朗克常数实验报告光电效应是指当光照射到金属表面时,如果光的频率大于一定值,就会有电子从金属表面逸出的现象。

这一现象的发现和研究对于理解光的本质和量子论的建立具有重要意义。

而测量光电效应中的普朗克常数,则可以为量子力学的研究提供有力的支持。

普朗克常数是指在光电效应中,光子的能量与光的频率之间的关系。

根据普朗克常数的定义,光的能量E等于光子的能量hv,其中h为普朗克常数,v为光的频率。

测量普朗克常数的实验方法之一就是通过光电效应来实现。

在普朗克常数的测量实验中,我们首先需要准备一块金属样品,并将其放置在真空室内。

然后,我们使用一个光源来照射金属样品,并通过调节光的频率来观察光电效应的发生。

当光的频率超过一定值时,我们会观察到金属样品上出现电子的逸出现象。

接着,我们可以通过测量逸出电子的动能来确定光的频率。

根据经典物理学的理论,逸出电子的动能应该等于光的能量减去金属的逸出功。

逸出功是指克服金属表面束缚电子所需的最小能量。

通过测量逸出电子的动能和光的频率,我们可以得到光的能量,从而计算出普朗克常数。

在实验过程中,我们需要注意一些细节。

首先,金属样品应该是纯净的,以确保实验结果的准确性。

其次,光源的频率应该可以连续调节,并且能够达到一定的精度。

最后,实验过程中应该保持真空室的良好密封,以避免外界因素的干扰。

通过测量多组不同频率下的逸出电子动能,我们可以绘制出光的能量和频率之间的关系曲线。

根据这个曲线,我们可以得到普朗克常数的数值,并与理论值进行比较。

总结起来,光电效应测普朗克常数的实验是一项重要的实验,它为我们理解光的本质和量子论的建立提供了有力的支持。

通过测量光的能量和频率之间的关系,我们可以计算出普朗克常数,并与理论值进行比较。

这一实验的结果对于量子力学的研究具有重要的意义。

光电效应测量普朗克常量实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除光电效应测量普朗克常量实验报告篇一:光电效应测普朗克常量实验报告三、实验原理1.光电效应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。

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:(1)上式称为爱因斯坦方程,其中m和?m是光电子的质量和最大速度,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v0=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。

由(1)式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能必然也越大,所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流,甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极,直至阳极电位低于某一数值时,所有光电子都不能到达阳极,光电流才为零。

这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。

显然,有代入(1)式,即有(3)由上式可知,若光电子能量,则不能产生光电子。

产生光电效应的最低频率是(2),通常称为光电效应的截止频率。

不同材料有不同的逸出功,因而也不同。

由于光的强弱决定于光量子的数量,所以光电流与入射光的强度成正比。

又因为一个电子只能吸收一个光子的能量,所以光电子获得的能量与光强无关,只与光子ν的频率成正比,,将(3)式改写为(4)上式表明,截止电压是入射光频率ν的线性函数,如图2,当入射光的频率时,截止电压,没有光电子逸出。

图中的直线的斜率是一个正的常数:(5)由此可见,只要用实验方法作出不同频率下的通过式(5)求出普朗克常数h。

其中曲线,并求出此曲线的斜率,就可以是电子的电量。

光电效应实验报告

光电效应实验报告实验目的:通过实验观察光电效应的现象,探究光电效应的产生原因和机理,验证经典物理及量子物理对光电效应的解释。

同时,通过实验手段,训练学生的实验操作能力与科学思维能力。

实验原理:光电效应是指当光子入射到金属时,金属中的自由电子会被激发出来,从而发生电流现象。

其中,光子是电磁波的微粒子化现象,具有能量和动量,而激发出自由电子的能力与入射光子的能量有关。

根据光电效应的机理,我们可以得出以下公式:Kmax=hv-φ其中,Kmax为光电子的最大动能,h为普朗克常量,v为入射光的频率,φ为金属的逸出功。

根据公式,我们可以了解到光电子的最大动能与入射光的频率有关,而与入射光的强度无关。

实验步骤:1.搭建光电效应实验仪器2.调节透镜、连续可调滤色片和光电倍增管位置,使入射光能通过透镜,经过连续可调滤色片调节光强和颜色,照在光电倍增管的光阑上;3.调节负电压源,调整阴极电位和光电倍增管的一级电压,使阴极处处于负电荷状态,光电倍增管处于正电荷状态;4.调节连续可调滤色片,找到满足当前阴极电流和电压的最小光强,记录下来;5.逐步增加入射光的频率,记录光电流的变化。

实验结果:在实验过程中,我们得出了以下数据:阴极电压为2.5V时,光强为7.0*10^-5W/cm^2时,光电流为0.38nA;光强为1.0*10^-4W/cm^2时,光电流为0.48nA;光强为1.5*10^-4W/cm^2时,光电流为0.53nA。

通过测量数据,我们得到的斜率为 4.5*10^-6A/V,截距为0.302nA。

利用公式,我们可以算出入射光的波长λ:Kmax=hv-φ,得到v=h/λ,代入得到λ=4.11*10^-7m。

实验分析:通过实验数据,我们可以了解到光电流与入射光的强度和频率有关。

随着入射光的频率增加,光电流也随之增加,但是入射光的强度对光电流的影响却不是很明显。

这符合光电效应的机理,也验证了经典物理及量子物理的解释。

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1、了解光电效应的基本规律。

2、掌握用光电效应法测量普朗克常数的方法。

3、学习测量截止电压的方法,并通过数据处理得出普朗克常数。

二、实验原理1、光电效应当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,这种现象称为光电效应。

逸出的电子称为光电子。

2、爱因斯坦光电方程根据爱因斯坦的理论,光电子的最大初动能$E_{k}$与入射光的频率$ν$ 和金属的逸出功$W$ 之间的关系可以表示为:\E_{k} =hν W\其中,$h$ 为普朗克常数。

3、截止电压当光电子的动能为零时,所加的反向电压称为截止电压$U_{c}$。

此时有:\eU_{c} = E_{k}\将上面两式联立,可得:\U_{c} =\frac{hν}{e} \frac{W}{e}\4、普朗克常数的测量通过测量不同频率光对应的截止电压,作$U_{c} ν$ 图像,图像的斜率即为$h / e$ ,从而可以求出普朗克常数$h$ 。

三、实验仪器光电效应实验仪、汞灯、滤光片、遮光片、微电流测量仪等。

四、实验步骤1、仪器连接与预热将光电效应实验仪的各个部分正确连接,打开电源,让仪器预热 20 分钟左右。

2、调整仪器(1)调整光源与光电管之间的距离,使光斑能够均匀照射在光电管的阴极上。

(2)调整遮光片,使得光能够准确地通过遮光孔照射到光电管上。

3、测量不同频率光的截止电压(1)依次换上不同波长的滤光片,得到不同频率的单色光。

(2)缓慢调节电压,观察微电流测量仪上的示数,当电流为零时,记录此时的电压值,即为该频率光对应的截止电压。

4、重复测量对每个频率的光,进行多次测量,取平均值以减小误差。

五、实验数据及处理1、实验数据记录|波长λ (nm) |频率ν (×10^14 Hz) |截止电压 Uc (V) |||||| 365 | 821 |-185 || 405 | 741 |-148 || 436 | 688 |-115 || 546 | 549 |-071 || 577 | 519 |-057 |2、数据处理以频率$ν$ 为横坐标,截止电压$U_{c}$为纵坐标,绘制$U_{c} ν$ 图像。

光电效应实验实验数据

光电效应实验实验数据光电效应实验实验数据一、实验目的1.了解光电效应现象及其基本规律;2.掌握光电效应实验的基本原理和实验方法;3.学会测量普朗克常量和金属电子的逸出功。

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吸收光能后获得足够的能量而离开物体表面,形成电流的现象。

根据爱因斯坦的光电效应理论,当光照射在金属表面上时,金属表面的电子吸收光能后获得足够的能量,克服金属的束缚力,离开金属表面,形成光电流。

光电流的大小与光的强度、频率、照射时间等因素有关。

三、实验步骤1.搭建光电效应实验装置,包括光源、光电池、可调节滤光片、电压表和电流表等;2.打开光源,将光源的光照射在光电池上,调节滤光片使得光源的光为单色光,记录光源的频率ν;3.调节光源的照射时间,使得电流表的示数稳定,记录电流表的示数I;4.在不同的滤光片位置下重复步骤2和步骤3,获得不同频率下的光电流;5.用线性拟合的方法,将不同频率下的光电流与光源的频率作图,得到一条直线,直线的斜率即为普朗克常量h;6.根据普朗克常量和测量得到的光强、频率等参数,计算金属电子的逸出功。

四、实验数据分析1.测量数据:根据上述表格中的数据,绘制光电流与光源频率的关系图。

将x轴取为光源频率,y轴取为光电流的对数,绘制散点图并添加线性拟合直线。

(请在此插入散点图和线性拟合直线)通过线性拟合直线的斜率,可以求得普朗克常量h的数值。

计算公式为:h = ( slope ) × ( e/ΔE ),其中e为电子的电荷量,ΔE为两个滤光片之间的能量差。

利用普朗克常量和测量得到的光强、频率等参数,可以计算金属电子的逸出功。

计算公式为:W = hν - I(1/e),其中W为金属电子的逸出功,h 为普朗克常量,ν为光源频率,I为光电流,e为电子的电荷量。

计算得到金属电子的逸出功W约为2.2eV。

五、结论通过光电效应实验,我们得到了普朗克常量h和金属电子的逸出功W。

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大连理工大学大学物理实验报告院(系)专业班级姓名学号实验台号实验时间年月日,第周,星期第节实验名称光电效应测量普朗克常量和金属逸出功教师评语实验目的与要求:1.通过测量不同频率光照下光电效应的截止电压来计算普朗克常量2.获得阴极材料的红限频率和逸出功主要仪器设备:1.光电效应实验仪(GGQ-50 高压汞灯,GDh-I型光电管电流测量仪)2.滤光片组(通光中心波长分别为365.0nm, 404.7nm, 435.8nm, 546.1nm, 577.0nm)3.圆孔光阑Φ=5mm, Φ’=10mm4.微电流仪实验原理和内容:1.理想光电效应光电效应实验装置如右上图所示,阴极K收到频率为v的单色光照射时,将有光电子由K逸出到达阳极A,形成回路电流I,可以由检流计G所检测到。

通过V来监控KA两端的电压变化,结合G所得到的电流值,可以得到U与光电流I之间的关系,如右下图所示。

根据爱因斯坦的解释,单色光光子的能量为E=hv,金属中的电子吸收了光子而获得了能量,其中除去与晶格的相互作用和克服金属表面的束缚(金属的逸出功A )外, 剩余的便是逸出光电子的动能, 显然仅仅损失了逸出功的光电子具有最大动能:A hv mv M -=221。

实验中所加的光电管电压U 起到协助光电流I 形成的作用, 当不加电压U 时, 到达阳极的光电子很少, 光电流十分微弱; 当加上正向电压时, 便有更多的光电子到达阳极, 使得I 增大, 而所有的光电子都被吸引到阳极形成电流时, I 到达最大值, 此时再增大U 也不会改变I , 成为饱和光电流IM , 饱和光电流在光频率一定时, 与光照强度成正比。

如果在光电管两极加反向电压便可以组织光电子到达阳极形成光电流, 当反向电压增大到光电流等于零时, 可知光电子的动能在电场的反向作用下消耗殆尽, 有以下关系式:a MeU mv=221,其中U a 成为截止电压。

结合以上最大动能的表达式可知,e Av e h U a -=, 如左图做出其对应的图像, 可知直线的斜率为e h k =, 截距为eAU =0。

图中斜线与x 轴的交点对应的频率v0称为阴极材料的红限频率, 照射光小于这个频率时, 无法产生光电效应(入射光光子能量小于电子的逸出功)。

显然, 通过测量多组v 和Ua , 便可以通过计算函数表达式而得到A 、h 、v0。

2. 实验中相关影响因素的修正1, 暗电流修正暗电流指没有光照时, 由于金属表面的隧道效应、 光电管漏电、 热噪声等原因造成的由K 向A 逸出电子形成的电流。

由于暗电流对截止电压的影响不大, 实验中可以使用无光照测量电流的方法测出暗电流值, 在后期处理中将其剔除。

2, 阳极电流修正由于KA 两级距离很近, 光照时阳极的材料同样可以发生一定程度的光电效应而发射光电子, 当光电管加的是反向电压时, 就会使阳极光电子到达阴极形成阳极电流。

在U-I 曲线上阳极电流的影响就是使在负向电压区的阴极电流出现负值下沉, 由于阳极光电子数目有限且相比阴极较少, 故阳极电流很快达到饱和, 可见实验中截止电压对应的实际情况是总体电流趋于反向稳定时的电压值。

步骤与操作方法:1.测量各个不同波长准单色光照射下光电管的U-I’数据1.1 仪器使用前预热10分钟,同时注意关闭光电管入射孔。

1.2 微电流仪调零,设置满度值(-100为宜),然后调节至10-6μA档,电压表量程选用20V1.3 确定入射孔大小、汞灯和光电管的距离,并在以后的实验过程中保持不变。

1.4 选择并以此切换滤光片,开始测量。

注意:测量时正向电流不必很大,更不需要达到到达正向饱和;正电流区的数据采集不必很多,而相比之下负电流区采集应当更加密集,并需要一直采集到反向电流趋于稳定。

2.暗电流的测量2.1 以上五组数据全部测量完毕以后,挡住光电管的入射孔,测量每一组数据中各个电压值对应的暗电流i。

注意:不要让进入光电管的光通量过大而损坏光电管;电压调节应缓慢进行,以免损坏仪器。

数据记录与处理:各组数据的波长,加载电压U,测量电流I’,暗电流i和实际电流I如下结果与分析:根据各个表格中的U-I数据,即可做出各个波长下对应的U-I曲线图作图使用Matlab 6.5 的cftool 绘图工具箱完成,同时在图中找到对应的拐点,确认为各个Ua作图程序如下:第一组U-I数据>> x=[-0.99 -1.09 -1.19 -1.29 -1.39 -1.49 -1.59 -2.07 -2.54 -3.00 ]x =Columns 1 through 3 -0.9900 -1.0900 -1.1900Columns 4 through 6 -1.2900 -1.3900 -1.4900Columns 7 through 9 -1.5900 -2.0700 -2.5400Column 10 -3.0000>> y=[1.0 -18.0 -28.8 -34.8 -37.1 -38.0 -39.0 -41.0 -43.0 -44.1 ]y = Columns 1 through 9 1.0000 -18.0000 -28.8000 -34.8000 -37.1000 -38.0000 -39.0000 -41.0000 -43.0000Column 10 -44.1000>>cftool第二组U-I数据>> x=[-0.86 -0.96 -1.06 -1.16 -1.26 -1.36 -1.46 -1.56 -1.64 -2.12 -2.74 -3.00 ]x = Columns 1 through 7 -0.8600 -0.9600 -1.0600 -1.1600 -1.2600 -1.3600 -1.4600 Columns 8 through 12 -1.5600 -1.6400 -2.1200 -2.7400 -3.0000>> y=[1.1 -19.0 -28.5 -33.2 -35.3 -37.0 -37.9 -38.8 -38.9 -40.9 -42.9 -43.0 ]y = Columns 1 through 7 1.1000 -19.0000 -28.5000 -33.2000 -35.3000 -37.0000 -37.9000 Columns 8 through 12 -38.8000 -38.9000 -40.9000 -42.9000 -43.0000>>cftool第三组数据>> x=[-0.74 -0.84 -0.94 -1.04 -1.14 -1.24 -1.34 -1.44 -1.45 -1.91 -2.48 -3.00 ]x = Columns 1 through 7 -0.7400 -0.8400 -0.9400 -1.0400 -1.1400 -1.2400 -1.3400 Columns 8 through 12 -1.4400 -1.4500 -1.9100 -2.4800 -3.0000>> y=[1.0 -21.0 -30.8 -34.9 -36.9 -37.2 -38.1 -38.8 -39.0 -41.0 -43.0 -44.0 ]y = Columns 1 through 7 1.0000 -21.0000 -30.8000 -34.9000 -36.9000 -37.2000 -38.1000 Columns 8 through 12 -38.8000 -39.0000 -41.0000 -43.0000 -44.0000>>cftool第四组数据>> x=[-0.61 -0.71 -0.81 -0.91 -1.01 -1.11 -1.21 -1.51 -2.00 -2.78 -3.00 ]x = Columns 1 through 7 -0.6100 -0.7100 -0.8100 -0.9100 -1.0100 -1.1100 -1.2100 Columns 8 through 11 -1.5100 -2.0000 -2.7800 -3.0000>> y=[1.0 -22.9 -31.1 -34.2 -35.1 -36.9 -37.1 -39.0 -41.0 -43.0 -43.2 ]y = Columns 1 through 7 1.0000 -22.9000 -31.1000 -34.2000 -35.1000 -36.9000 -37.1000 Columns 8 through 11 -39.0000 -41.0000 -43.0000 -43.2000>> cftool第五组数据>> x=[-0.51 -0.61 -0.71 -0.81 -0.91 -1.01 -1.11 -1.16 -1.66 -2.18 -3.00 ]x = Columns 1 through 7 -0.5100 -0.6100 -0.7100 -0.8100 -0.9100 -1.0100 -1.1100 Columns 8 through 11 -1.1600 -1.6600 -2.1800 -3.0000>> y=[1.1 -26.1 -33.0 -35.9 -36.9 -37.9 -38.8 -38.9 -40.9 -42.9 -44.7 ]y = Columns 1 through 7 1.1000 -26.1000 -33.0000 -35.9000 -36.9000 -37.9000 -38.8000 Columns 8 through 11 -38.9000 -40.9000 -42.9000 -44.7000>> cftool第六组数据>> x=[-0.42 -0.52 -0.62 -0.73 -0.83 -1.21 -1.71 -2.64 -3.00 ]x = Columns 1 through 7 -0.4200 -0.5200 -0.6200 -0.7300 -0.8300 -1.2100 -1.7100 Columns 8 through 9 -2.6400 -3.0000>> y=[1.0 -32.0 -36.2 -38.1 -39.0 -41.0 -43.0 -45.0 -45.8 ]y = Columns 1 through 7 1.0000 -32.0000 -36.2000 -38.1000 -39.0000 -41.0000 -43.0000 Columns 8 through 9 -45.0000 -45.8000>> cftool综合以上六张图,得到一系列v-Ua数据,如下所示(这里用x E+/-y的方法表示以10为基数的科学计数法)同样,将以上数据输入Matlab 6.5,以得到其拟合的v-Ua直线程序如下:>> x=[7.5E+14 7.00935E+14 6.50759E+14 6E+14 5.50459E+14 5E+14]x = 1.0e+014 * 7.5000 7.0094 6.5076 6.0000 5.5046 5.0000 >> y=[1.4309 1.30043 1.10452 0.91 0.848961 0.641381]y = 1.4309 1.3004 1.1045 0.9100 0.8490 0.6414>> cftool得到如下的函数图像,见下页:并且得到该直线的拟合方程为: Ua = 3.138*10-15*v - 0.9228 对应到本实验中的物理量, 得到1510*138.3-=e h , 9228.0=eA经计算得到:实验测得的普朗克常量为 s J h ⋅=-3410*308.5 阴极电子的金属逸出功为 J A 1910*476.1-=阴极材料的红限频率 Hz 1410*781.2=ν附加测量:波长为600nm下的正电流数据及其图像,正电流测量的数据如下:讨论、建议与质疑:1.根据实验中的现象与最后对实验结果进行处理时发现,暗电流相对于阴极电流来说很小,可以近似地认为其在某一个波长下的实验中没有发生变化,故可以在实验中设计增加一个步骤来消去暗电流的影响:在无光照的情况下在光电管两端加载-3.0V的负向电压,然后可见微安表的读数为当前的暗电流值;然后调节微安表调零旋钮,使微安表指零,再进行试验,这样在后续读取的数据中,暗电流的值实际上已经被减去了,这样便消除了暗电流对最终实验结果的影响(本方法不一定理想,仅为个人意见)。

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