大学物理实验 光电效应测量普朗克常量
普朗克常量测量(光电效应)
姓名：； 学号； 班级 ；教师________；信箱号：______ 预约时间：第_____周、星期_____、第_____~ _____节； 座位号：_______《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。
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。
光电效应测定普朗克常量--目的,原理
大学物理实验——光电效应测普朗克常数主讲人：蒋逢春简介1905年 1、光电效应的发现提出光量子假说 获得诺贝尔奖1921年光电倍增管紫外光电管光敏电阻光电继电器国际空间站的太阳能电池板太阳能电池警示灯太阳能电池阵列发电太阳能汽车目 录 01 实验目的02 实验原理 04 实验内容 03 实验仪器1. 加深对光电效应和光的量子性的认识。
2.了解验证爱因斯坦光电效应方程的基本实验方法。
3.描绘光电管的伏安特性曲线。
4. 测定普朗克常量。
原理 仪器 内容 目的V G光电效应电路图 目的 仪器 内容 原理 AK1I 2I i m1i m2i o 0U -U12I I >光电管的伏安特性曲线 目的 仪器 内容 原理2012meU m v 遏止电压U 0 目的 仪器 内容 原理 光电子的最大初动能与光强无关,而与入射光的频率有关。
0W h ν=截止频率 目的仪器内容 原理W 叫电子逸出功212m h m Wν=+v 光电效应方程 目的仪器内容 原理00h h U e e νν=-e h U =∆∆ν0e U h ν∆∆=00U 0νν0 3、光电效应实验原理阴极光电流 实际伏安曲线 暗电流 阳极光电流Uo I U目的仪器内容 原理光电管的实际伏安特性曲线求遏止电压的方法 目的仪器内容 原理交点法: 拐点法: 若光电管的暗电流很小 减小阳极光电流比较困难总结•光电效应•遏止电压•普朗克常数目的原理内容GP-1A型普朗克常量测定仪仪器光源光电管暗盒NG 滤色片一组GP-1A型微电流测量仪原理 应用 思考 结构 目的 原理 仪器 内容 数据处理 1. 在坐标纸上描绘出对应不同波长的光电管的伏安特性曲线，用拐点法读出各遏制电压值。
2. 画出各遏制电压和频率的关系线，由斜率求出h 。
原理 应用 思考 结构 目的 原理 仪器 内容 注意事项 1．汞灯一旦打开，不要随意关闭。
汞灯熄火后，不能立即启动，需过十多分钟待灯管冷却后才能再次点然。
【大学物理实验】 光电效应测量普朗克常量和金属逸出功
mv
2 M
eU a ，
2
其中 Ua 成为截止电压。 结合以上最大动能的表达式可知，
U
h v
A
，
如左图做出其对应的图像，
可知直线的斜率为
a
ee
k h ， 截距为U 0 A 。 图中斜线与 x 轴的交点对应的频率 v0
e
e
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
院（系） 姓名 实验时间
大连理工大学
大学物理实验报告
专业
班级
学号
实验台号
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
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
-1-
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：
1
mv
2 M
hv A 。
2
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
大物光电效应实验报告
一、实验目的1. 了解光电效应的基本规律；2. 通过实验测量光电管的伏安特性曲线；3. 测定普朗克常量。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
根据爱因斯坦的光量子理论，光子具有能量E=hv，其中h为普朗克常数，v为光的频率。
当光子的能量大于金属的逸出功W时，金属表面会发射出电子。
光电效应的基本方程为E=hv-W=1/2mv^2，其中m为电子质量，v为电子速度。
三、实验仪器与材料1. 光电管；2. 滤光片；3. 汞灯；4. 微电流放大器；5. 光电管工作电源；6. 伏安计；7. 秒表；8. 记录纸。
四、实验步骤1. 将光电管接入电路，确保电路连接正确；2. 调整光电管与汞灯的距离，使光电管接收到的光强度适中；3. 在不同频率的光照射下，记录光电管的伏安特性曲线；4. 测量不同频率下的截止电压，并记录数据；5. 根据实验数据，计算普朗克常量。
五、实验数据与结果1. 光电管的伏安特性曲线（1）在577.0nm的紫光照射下，伏安特性曲线如图1所示。
（2）在546.1nm的蓝光照射下，伏安特性曲线如图2所示。
（3）在435.8nm的绿光照射下，伏安特性曲线如图3所示。
（4）在404.7nm的紫外光照射下，伏安特性曲线如图4所示。
2. 截止电压（1）在577.0nm的紫光照射下，截止电压为0.3V；（2）在546.1nm的蓝光照射下，截止电压为0.4V；（3）在435.8nm的绿光照射下，截止电压为0.5V；（4）在404.7nm的紫外光照射下，截止电压为0.6V。
3. 普朗克常量根据实验数据，计算普朗克常量为6.58×10^-34 J·s。
六、实验结果分析1. 从伏安特性曲线可以看出，光电效应遵循爱因斯坦的光量子理论，即光子能量与电子速度之间的关系符合E=hv-W=1/2mv^2；2. 截止电压与光频率成正比，符合爱因斯坦的光量子理论；3. 通过实验测得的普朗克常量与理论值较为接近，说明实验结果较为准确。
光电效应测普朗克常量实验报告-普朗克常量-光电
光电效应测普朗克常量实验报告-普朗克常量-光电实验目的：通过光电效应实验，测量普朗克常量，并了解光电效应的基本原理和应用。
实验仪器：1.光电效应实验装置2.数字多用表实验原理：光电效应是指在一些金属或半导体表面，当被光照射时，由电子被激发而跃出表面，这种现象叫做光电效应。
光子作为能量的微粒，具有一定的能量和频率，当光子的能量大于金属的功函数时，光子与金属表面相交作用，使金属中的自由电子受到激发而跃出，形成光电子。
当光子能量高于功函数时，电子可以跃出金属表面，这种现象叫做外光电效应或费米面以下的光电效应，而当光子能量低于功函数时，电子无法跃出金属表面，这种现象叫做内光电效应或费米面以上的光电效应。
符号说明：V:加速电压I：光电管输出电流f:光的频率h:普朗克常量e:元电荷K:逸出功h/e:比值实验步骤：1.打开实验室电源，并打开实验箱。
2.将吸收电压V0设为0。
3.用计时器和万用表分别测量导线的电位和当前的电流。
4.调节汞灯的极间距离，在一定距离范围内改变电压V，测量需要满足条件：I<I饱和,且I随V的增大呈线性变化。
5.采取多点法，测量下表中不同频率下的V。
f(Hz) V(V) I(mA)5.0*10^146.0*10^147.0*10^148.0*10^149.0*10^1410.0*10^146.根据数据作出电流随电压变化的连接线。
7.读取截距，算出逸出功。
I-V直线方程：I=K/h*(V-V0)8.根据逸出功和电压差，计算出普朗克常量。
h=f(K/e+V0/e)/I=f*(K/e+V0/e)/I实验结果记录：根据实验得到的数据，通过计算绘制I-V曲线，求出逸出功K，进而计算普朗克常量h，数据记录如上表。
实验误差分析：实验误差来源主要有电压、电流与频率的测量误差。
在实验过程中，可能存在测量设备的误差，增加了实验的误差。
实验结论与意义：本次实验通过测量光电效应，在一定范围内对金属的光电效应进行了测量，求出逸出功K和普朗克常量h。
大学物理实验 光电效应测量普朗克常量
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 ，光电子吸收了光子的能量hν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 hv221 （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），hAv0，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
实验目的：
通过光电效应实验测量普朗克常数h。
实验原理：
光电效应是指当光照射到金属表面时，如果光的能量大于金属的解离能，就会发生光电子的发射现象。
根据爱因斯坦的光量子假设，光可以看作是一束由多个粒子组成的光子流，而每个光子的能量E与光的频率f之间满足E = hf。
根据光电效应的
现象和爱因斯坦的理论，可以得出以下公式：
eφ = hf - W，其中eφ为光电子的最大动能，hf为光子的能量，W为金属的解离能。
根据上述公式，如果将金属的解离能W确定，通过测量光电
子的最大动能eφ和光的频率f，可以求得普朗克常数h。
实验步骤：
1. 将光源照射到金属板上，通过调节光源的频率f，找到使得
光电子产生最大动能的频率。
2. 使用电压源对金属板进行逆向电流加速，直到将光电子阻止，记录此时电压V。
3. 根据公式eφ = eV，求得光电子的最大动能eφ。
4. 根据测得的频率f和最大动能eφ，利用公式E = hf和eφ =
hf - W，求得普朗克常数h。
实验结果与分析：
根据测量数据和实验步骤，得到最大动能eφ和频率f之间的
关系图。
通过图形的斜率即可得到普朗克常数h的值。
实验误差：
实验中可能会存在一些误差，如金属板的污染、光源的不稳定性等。
为了减小误差，可以进行多次测量取平均值，并做数据处理和误差分析。
实验结论：
通过光电效应实验测量，得到了普朗克常数h的值。
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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 IH，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。 当 U= UA-UK 变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差 Ua 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=Ua 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
1 2
mv 2
eU a
(1）
每一光子的能量为 hv ，光电子吸收了光子的能量 hν 之后，一部分消耗于克服电子的逸出功 A，
别做光源时，就有: hv1
eU1
A , hv2
eU2
A
…………, ,
hvn
eUn
A,
少年班 系 07 级
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
任意联立其中两个方程就可得到 h e(U i U j ) vi v j
（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。
因此，用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确
定遏止电位差值。
实验中，单色光可由水银灯光源经过单色仪选择谱线产生。
为了获得准确的遏止电位差值，本实验用的光电管应该具备下列条件：
（1） 对所有可见光谱都比较灵敏。
（2） 阳极包围阴极，这样当阳极为负电位时，大部分光电子仍能射到阳极。
2
0
-2
-5 -0.72 0
5
10
15
20
图 6 波长为436nm的 V-I特性 曲 线
25 U/V
Ua=-0.72V (4)波长=546nm
少年班 系 07 级
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
U/V I/uA
U/V I/uA
U/V I/uA
-3
-2
-1 -0.5 -0.4
电流 Im 和照射光强度的关系,作出 Im～光强曲线。
遮光片 I/uA
0%
25%
50%
75% 100%
0
0.9
1.5
2.4
3.1
表 6 遮光片的透光率与和光电流 Im 的关系
光强 %
75% 50% 25%
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5 I/uA
图 9 Im～光强 曲 线
4.做 Ua—V 关系曲线，计算红限频率和普朗克常数 h,与标准值进行比较。
之间的距离，直到光电流为-0.3 错误!未找到引用源。，固定此距离，不需再变动。 2. 分别测 365nm，405nm,546nm,577nm 的 V-I 特性曲线，从-3V 到 25V，拐点处测量尽量小。 3. 装上 577nm 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.做 Ua—V 关系曲线，计算红限频率和普朗克常数 h,与标准值进行比较。
实验器材：光电管、单色仪（或滤波片）、水银灯、检流计（或微电流计）、直流电源、直流电压计等。
实验桌号：9 号
少年班 系 07 级
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
-0.1 -0.1
0
0.1
0.5
1.2
2.4
3.8
U/V
0.5
1
1.5
2
3
5
6
7
I/uA
6.2
7.6
8.6
9.6 10.3 11.3 11.7 11.9
U/V
8
9
10
13
15
20
25
I/uA
12 12.1 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8
表 2 波长为 405nm 时对应的 U-I
少年班 系 07 级
6.63 5.61 15.38% 错误!未找到引用源。 6.63
由于本实验的仪器不精确及人的读数误差，及实验本身原理导致的误差及当时实验环境影响。因 此实验存在较大误差。但在一定误差范围内，可以认为本实验的结果可信。
另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知: hv 1 mv2 A 2
（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 v v0 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）， A v0 h ，ν0 称为红限。 由式（1）和（2）可得： hv eU 0 A ，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn）的单色光分
等原因产生，与阴极正向光电流相比，其值很小，且基本上随电位差 U 呈线性变化，因此可忽略其对遏止
电位差的影响。阳极反向光电流虽然在实验中较显著，但它服从一定规律。
据此，确定遏止电位差值，可采用以下两种方法：
（1） 交点法
（2） 拐点法
实验步骤：1. 在光电管入光口装上 365nm 滤光片，电压为-3V，调整光源和光电管
8.50E+014 v/Hz
8.00E+014
7.50E+014
7.00E+014
6.50E+014
6.00E+014
5.50E+014
5.00E+014
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
图 10 Ua-V关 系曲 线
1.2 Ua/v
错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。
h相对误差
真实值 测量值 真实值
（3） 阳极没有光电效应，不会产生反向电流。
（4） 暗电流很小。
但是实际使用的真空型光电管并不完全满足以上条件。由于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），所以测得的电流值，实际上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，所以伏安曲线并不与 U 轴相切。由于暗电流是由阴极的热电子发射及光电管管壳漏电
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
I/uA
10
5
0
-0.89 0
10
20
图 5 波长为405nm的 V-I特性 曲 线
Ua=-0.89V (3)波长=436nm
U/V
-3
I/uA
-0.1
U/V
0
I/uA
3.1
U/V
10
I/uA
11.4
-2 -1.5
-1
-0.1 -0.1
3.1
3.1
表 5 波长为 577nm 时对应的 U-I
I/uA
3
2
1
Ua=-0.15V
0
-0.15 0
10
20
U/V
图 8 波长为577nm的 V-I特性 曲 线
少年班 系 07 级
实验报
学号 PB07000632
告
评分：
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
3. 装上 577nm 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
0
0
0
0.1
0.3
0.5
1
2
3
5
4.1
5.3
6.7
7.6
8.5
15
20
25
9.5
9.6
9.7
表 4 波长为 546nm 时对应的 U-I
I/uA
-0.3 0.8
7.5 9.1
-0.2 1.2
10 9.4
0 2.1
12.5 9.5
8
4
0
Ua=-0.22V (5)波长=577nm
-0.220
10
20
U/V
0
0.5
1
1.5
5.5
6.8
7.8
12
13
14
11.6 11.7 11.8
表 3 波长为 436nm 时对应的 U-I
-0.8 0.1
2 8.6
15 11.8
U/V
-0.7 2 3
9.6 20 12
-0.6 0.4
5 10.8
25 12.1
-0.3 1.6
7.5 11.1
14 I/uA
12
10
8
6
4
姓名 郭飞扬
日期 2008-4-28
实验数据与数据处理：
2. 分别测 365nm，405nm,436nm,546nm,577nm 的 V-I 特性曲线，从-3V 到 25V，拐点处测量尽量小。
(1)波长=365nm
U/V
-3 -2.5
-2 -1.5 -1.4 -1.3 -1.25 -1.2
I/uA
-0.3 -0.3 -0.2 -0.1
0
Байду номын сангаас
0