光电效应 物理实验报告
光电效应大学实验报告
光电效应大学实验报告光电效应大学实验报告引言：光电效应是一个重要的物理现象，通过实验研究光电效应可以深入了解光与物质的相互作用过程。
本实验旨在通过测量光电效应的一些基本参数，探索光电效应的规律和应用。
一、实验目的本实验的主要目的有以下几个方面：1. 研究光电效应的基本原理和规律；2. 测量光电效应的截止电压和最大电子动能；3. 探究光电效应在光强和光频率变化时的反应。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子被激发出来，并形成电流的现象。
根据实验的需要，我们将使用一块金属板作为光电效应的实验样品。
根据爱因斯坦的光电效应理论，光电效应的主要特点包括：1. 光电子的动能只与光的频率有关，而与光的强度无关；2. 光电子的动能与光的频率成正比，与光的强度无关；3. 光电子的动能与光的频率之间有一个最小频率的阈值，低于这个频率时无法产生光电子。
三、实验步骤1. 将实验装置搭建好，确保光源、金属板和电路连接良好，并保持实验环境的稳定；2. 调节光源的光强，记录不同光强下的光电流强度；3. 调节光源的频率，记录不同频率下的光电流强度；4. 测量光电效应的截止电压和最大电子动能。
四、实验结果与分析1. 光强与光电流强度的关系：根据实验数据的统计和分析，我们发现光强与光电流强度之间呈线性关系，即光强越大，光电流强度越大。
这与光电效应的基本原理相符。
2. 频率与光电流强度的关系：根据实验数据的统计和分析，我们发现频率与光电流强度之间呈非线性关系。
在低频率下，光电流强度较低，但随着频率的增加，光电流强度迅速增加。
这与光电效应的基本原理相符。
3. 截止电压和最大电子动能的测量：通过实验测量，我们得到了金属板的截止电压和最大电子动能。
截止电压是指当光的频率低于某一阈值时，电流不再产生的电压值。
最大电子动能是指当光的频率高于阈值时，电子获得的最大动能值。
五、实验结论通过本次实验，我们得到了以下结论：1. 光强与光电流强度呈线性关系，光强越大，光电流强度越大；2. 频率与光电流强度呈非线性关系，低频下光电流强度较低，高频下光电流强度迅速增加；3. 光电效应存在截止电压和最大电子动能的特性，截止电压与光的频率有关，最大电子动能与光的频率成正比。
实验报告_光电效应
一、实验目的1. 了解光电效应的基本原理和规律；2. 掌握光电效应实验的操作步骤；3. 通过实验测量并分析光电管的伏安特性曲线；4. 利用光电效应测量普朗克常数。
二、实验原理光电效应是指当光照射到某些物质表面时，物质表面的电子吸收光子能量而逸出的现象。
根据爱因斯坦的光电效应理论，光子能量与光子的频率成正比，即 E = hv，其中E为光子能量，h为普朗克常数，v为光子频率。
光电效应的基本规律如下：1. 光电效应的发生需要入射光的频率大于金属的截止频率；2. 光电子的动能与入射光的频率成正比；3. 光电子的最大动能与入射光的强度无关。
三、实验仪器与材料1. 光电效应实验仪：包括光电管、滤光片、光阑、微电流放大器、示波器等；2. 汞灯：提供连续光谱；3. 电压表：测量光电管两端电压；4. 电流表：测量光电流；5. 数据采集器：记录实验数据；6. 计算机：处理实验数据。
四、实验步骤1. 将实验仪及灯电源接通，预热20分钟；2. 调整光电管与灯的距离，保持约40cm；3. 将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端连接；4. 选择合适的电流量程，进行测试前调零；5. 切换到伏安特性测试档位，调节电压调节范围，记录所测UAK及I的数据；6. 改变入射光的频率，重复步骤5，记录数据；7. 利用实验数据绘制伏安特性曲线；8. 根据伏安特性曲线，测量不同频率下的截止电压；9. 利用光电效应方程，计算普朗克常数。
五、实验数据整理与归纳1. 记录实验数据，包括入射光的频率、电压、电流等；2. 绘制伏安特性曲线；3. 根据伏安特性曲线，测量不同频率下的截止电压；4. 利用光电效应方程，计算普朗克常数。
六、实验结果与分析1. 通过实验，验证了光电效应的基本规律；2. 通过测量伏安特性曲线，得到了不同频率下的截止电压；3. 利用光电效应方程，计算出了普朗克常数的值。
七、实验心得1. 光电效应实验是光学实验中的一个重要实验，通过实验加深了对光电效应基本原理和规律的理解；2. 实验过程中，要注意实验仪器的操作，确保实验数据的准确性；3. 在数据处理和分析过程中，要运用正确的物理理论和方法，得出合理的结论。
光电效应物理实验报告
光电效应实验目的：(1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解(2)测量普朗克常量h。
实验仪器：ZKY-GD-4 光电效应实验仪1 微电流放大器2 光电管工作电源3 光电管4 滤色片5 汞灯实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。
改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。
从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。
2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：4) 对于截止频率V0与频率ν的关系图如下所示。
V0与ν成正比关系。
当入射光的频率低于某极限值ν0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。
即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于ν0，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s 的数量级。
实验内容及测量：1 将4mm 的光阑及365nm 的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。
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V AK 值，以其绝对值作为该波长对应的V 0值，测量数据如下：频率和截止电压的变化关系如图所示：由图可知：直线的方程是:y= 所以: h/e=×10−14 ,h =1.6×10−19×0.4098×10−14=6.5568×10−34J ·s当y=0，即V 0=0V 时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz ，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz。
大学物理实验报告系列之光电效应
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ห้องสมุดไป่ตู้10.6
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实验报告_光电效应实验
实验报告_光电效应实验实验报告：光电效应实验一、实验目的通过光电效应实验，探究光电效应的基本规律，验证光电效应方程，以及了解光电效应的应用。
二、实验原理光电效应是指当金属或半导体受到光照时，会发射出电子，形成电流。
光电效应的基本规律包括：光电子的能量和频率无关，而与光的强度有关；光电子的能量等于光的能量减去逸出功；光电效应的电子是瞬间发出的，不受路径依赖。
三、实验器材1. 光电效应实验装置（包括光源、金属光电效应电池、反射镜等）2. 数显直流电压表3. 稳压电源4. 电阻箱四、实验步骤1. 将光电效应实验装置组装好并接通电源。
2. 调节稳压电源的电压，使得数显直流电压表的测量值在合适范围内。
3. 改变光电效应电池的位置，使光照射到光电效应电池的不同位置。
4. 观察实验装置中的电流变化，并记录下光电效应电池的位置和电流值。
5. 改变稳压电源的电压，重复步骤3-4，记录下不同电压下的光电效应电池的位置和电流值。
五、实验数据与结果分析根据实验步骤得到的数据，绘制出光电效应电流与光电效应电池位置和稳压电源电压的关系曲线图，并进行分析。
根据光电效应方程进行计算，并与实验结果进行对比。
六、实验讨论分析数据的过程中，可以比较不同电池位置、不同电压下测得的电流值，并根据光电效应方程进行计算，以验证实验结果的准确性。
讨论光电效应的应用，并对实验中存在的误差进行分析和讨论。
七、实验总结通过本次实验，我们深刻了解了光电效应的基本规律，并验证了光电效应方程。
同时也了解到了光电效应在实际应用中的重要性。
同时，我们在实验中也发现了一些不确定因素，导致实验数据可能存在一定误差。
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。
光电效应实验报告
光电效应实验报告
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属会发射电子的现象。
这一现象的发现对于量子物理学的发展产生了深远的影响。
在本次实验中，我们将对光电效应进行实验研究，以进一步了解光电效应的原理和特性。
实验一，光电效应基本原理。
首先，我们使用一台紫外光源照射金属表面，观察其对光的反应。
实验结果显示，金属表面会发射出电子，这表明光子的能量被转化为了电子的动能。
此外，我们还改变了光源的波长和强度，发现不同波长和强度的光对光电效应产生了不同的影响。
这进一步验证了光电效应与光子能量的关系。
实验二，光电效应与金属种类的关系。
接着，我们选取了不同种类的金属进行实验。
结果显示，不同金属对光电效应的响应也存在差异。
一些金属表面对光的反应更为敏感，可以更快地释放出电子，而另一些金属则需要更高能量的光子才能产生光电效应。
这表明金属的物理特性对光电效应有着重要影响。
实验三，光电效应的应用。
最后，我们讨论了光电效应在实际应用中的意义。
光电效应被广泛应用于光电器件、太阳能电池和光电传感器等领域。
通过对光电效应的深入研究，人们能够更好地利用光能资源，推动科技的发展和应用。
总结：
通过本次实验，我们深入了解了光电效应的基本原理和特性，以及其在实际应用中的重要意义。
光电效应作为一种重要的光电转换现象，对于现代科学技术的发展具有重要意义。
我们相信，通过对光电效应的进一步研究和应用，将会为人类社会带来更多的科技创新和发展机遇。
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。
光电效应物理实验报告
光电效应实验目的：(1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解(2)测量普朗克常量h。
实验仪器：ZKY-GD-4 光电效应实验仪1 微电流放大器2 光电管工作电源3 光电管4 滤色片5 汞灯实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。
改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。
从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。
2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：4) 对于截止频率V0与频率ν的关系图如下所示。
V0与ν成正比关系。
当入射光的频率低于某极限值ν0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。
即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于ν0，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。
实验内容及测量：1 将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。
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V AK值，以其绝对值频率和截止电压的变化关系如图所示：由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988 所以: h/e=0.4098×10−14 ,h=1.6×10−19×0.4098×10−14=6.5568×10−34J·s当y=0，即V0=0V时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz。
也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。
光电效应实验报告
光电效应【试验目标】（1）懂得光电效应的纪律,加深对光的量子性的熟悉.（2）测量普朗克常量h.【试验仪器】ZKY-GD-4光电效应试验仪,其构成为：微电流放大器,光电督工作电源,光电管,滤色片,汞灯.如下图所示.【试验道理】光电效应的试验道理如图1所示.入射光照耀到光电管阴极K上,产生的光电子在电场的感化下朝阳极A迁徙构成光电流,转变外加电压,测量出光电流I的大小,即可得出光电管的伏安特征曲线.光电效应的根本试验事实如下：（1）对应于某一频率,光电效应的I-关系如图2所示.从图中可见,对必定的频率,有一电压U0,当≦时,电流为零,这个相对于阴极的负值的阳极电压U0,被称为截止电压.(2)当≧后,I敏捷增长,然后趋于饱和,饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成正比.(3)对于不合频率的光,其截止电压的值不合,如图3所示.(4)截止电压U0与频率的关系如图4所示,与成正比.当入射光频率低于某极限值（随不合金属而异）时,不管光的强度若何,照耀时光多长,都没有光电流产生.(5)光电效应是瞬时效应.即使入射光的强度异常微弱,只要频率大于,在开端照耀后立刻有光电子产生,所经由的时光至多为秒的数目级.按照爱因斯坦的光量子理论,光能其实不像电磁波理论所想象的那样,散布在波阵面上,而是分散在被称之为光子的微粒上,但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念,频率为的光子具有能量E = h,h为普朗克常数.当光子照耀到金属概况上时,一次被金属中的电子全体接收,而无需积聚能量的时光.电子把这能量的一部分用来战胜金属概况对它的吸引力,余下的就变成电子分开金属概况后的动能,按照能量守恒道理,爱因斯坦提出了有名的光电效应方程：（1）式中,A为金属的逸出功,为光电子获得的初始动能.由该式可见,入射到金属概况的光频率越高,逸出的电子动能越大,所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流,直至阳极电位低于截止电压,光电流才为零,此时有关系：（2）阳极电位高于截止电压后,跟着阳极电位的升高,阳极对阴极发射的电子的收集感化越强,光电流随之上升;当阳极电压高到必定程度,已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极,再增长时I不再变更,光电流消失饱和,饱和光电流的大小与入射光的强度P成正比.光子的能量<A时,电子不克不及离开金属,因而没有光电流产生.产生光电效应的最低频率（截止频率）是=A/h.将(2)式代入(1)式可得：（3）此式标明截止电压是频率的线性函数,直线斜率k = h/e,只要用试验办法得出不合的频率对应的截止电压,求出直线斜率,就可算出普朗克常数h.爱因斯坦的光量子理论成功地说清楚明了光电效应纪律.【试验步调】1、测试前预备1）将试验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗盒遮光盖盖上）,预热20min.2）调剂光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变.3）用专用衔接线将光电管暗箱电压输入端与试验仪电压输出端（后面板上）衔接起来（红—红,蓝—蓝）.4）将“电流量程”选择开关置于所选档位,进行测试前调零.调零时应将光电管暗盒电流输出端K与试验仪微电流输入端（后面板上）断开,且必须断开连线的试验仪一端.扭转“调零” 旋钮使电流指导为.5）调节好后,用高频匹配电缆将电流输入衔接起来,按“调零确认/体系清零”键,体系进入测试状况.假如要动态显示收集曲线,需将试验仪的“旌旗灯号输出”端口接至示波器的“Y”输入端,“同步输出”端口接至示波器的“外触发”输入端.示波器“触发源”开关拨至“外”,“Y衰减”旋钮拨至约“1V/格”,“扫描时光”旋钮拨至约“20μs/格”.此时示波器将用轮流扫描的方法显示5个存储区中存储的曲线,横轴代表电压,纵轴代表电流I.2.测普朗克常数h：测量截止电压时,“伏安特征测试/截止电压测试”状况键应为截止电压测试状况,“电流量程”开关应处于A档.1）手动测量①使“手动/主动”模式键处于手动模式.②将直径4mm的光阑及的滤色片装在光电管暗盒光输进口上,打开汞灯遮光盖.此时电压表显示的值,单位为伏;电流表显示与对应的电流值I,单位为所选择的“电流量程”.用电压调节键→.←.↑.↓可调节的值,→.←键用于选择调节位,↑.↓键用于调节值的大小.③从低到高调节电压（绝对值减小）,不雅察电流值的变更,查找电流为零时对应的,以其绝对值作为该波长对应的的值,并将数据记于表1中.为尽快找到的值,调节时应从高位到低位,先肯定高位的值,再按序往低位调节.④依次换上365.0 nm,435.8 nm,,404.7 nm的滤色片,反复以上测量步调.2）主动测量①按“手动/主动”模式键切换到主动模式.此时电流表左边的指导灯闪耀,暗示体系处于主动测量扫描规模设置状况,用电压调节键可设置扫描肇端和终止电压.（注：显区左边设置肇端电压,右边设置终止电压）试验仪设有5个数据存储区,每个存储区可存储500组数据,由指导灯暗示其状况.灯亮暗示该存储区已存稀有据,灯不亮为空存储区,灯闪耀暗示体系预选的或正在存储数据的存储区.②设置好扫描肇端和终止电压后,按动响应的存储区按键,仪器将先消除存储区原稀有据,等待约30秒,然后按4mV的步长主动扫描,并显示.存储响应的电压.电流值.扫描完成后,仪器主动进入数据查询状况,此时查询指导灯亮,显示区显示扫描肇端电压和响应的电流值.用电压调节键转变电压值,就可查阅到在测试进程中,扫描电压为当前显示值时响应的电流值.读取电流为零时对应的,以其绝对值作为该波长对应的U 的值,并将数据记于表1中.表1 U0—关系光阑孔Φ= mm按“查询”键,查询指导灯灭,体系答复到扫描规模设置状况,可进行下一次测量.将仪器与示波器衔接,可不雅察到为负值时各谱线在选定的扫描规模内的伏安特征曲线.3.测光电管的伏安特征曲线：此时,将“伏安特征测试/截止电压测试” 状况键切换至伏安特征测试状况.“电流量程”开关应拨至 A档,着从新调零.将直径4mm的光阑及所选谱线的滤色片装在光电管暗盒光输进口上.测伏安特征曲线可选用“手动/主动”两种模式之一,测量的最大规模为-1～50V.手动测量时每隔0.5V记载一组数据,主动测量时步长为1V.记载所测及I的数据.①从低到高调节电压,记载电流从零到非零点所对应的电压值并作为第一组数据,以后电压没变更必定值（可选为1V）记载一组数据到数据记载表中.换上546nm的滤色片,反复上述试验步调.②在为50V时,将仪器设置为手动模式,测量记载统一谱线.统一入射距离.光阑分离为2mm,4mm,8mm时对应的电流值于数据记载表中.③在为50V时,将仪器设置为手动模式,测量并记载统一谱线.统一光阑.不合入射距离时对应的电流值于数据记载表中.【试验数据处理】（1）求普朗克常数试验中测得的数据如下表所示： 与关系数据记载表 光缆孔mm 4=Φ波长i λ/nm频率)10/(14⨯i ν截止电压U 0i /V由试验数据得到的截止电压U 0与光频率的关系如下图所示：截止电压与光频率的关系曲线由可知,上述直线的斜率为e h,则普朗克常量为：而由最小二乘法的得到的斜率的尺度差为013945.0=b s ,则可知所求的普朗克常量h 的不肯定度为：测得的普朗克常量h 与公认值0h 的相对误差为：试验得到的普郎克常数为：s J h ⋅⨯±=-3410)7.00.6(. （2）做出两种波长及光强的伏安特征曲线试验中,得到的试验数据记载表如下：对于435.8nm 的滤色片,入射距离L=400mm,光阑4nm,数据记载为：AK U I -关系V U AK / -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 )10/(10A I -⨯0 V U AK / 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 )10/(10A I -⨯V U AK / 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 )10/(10A I -⨯V U AK / 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 )10/(10A I -⨯V U AK / 43 44 45 46 47 48 49 50 )10/(10A I -⨯对于546.1nm 的滤色片,入射距离L=400mm,光阑4nm,数据记载为：AK U I -关系V U AK / -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 )10/(10A I -⨯V U AK / 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 )10/(10A I -⨯V U AK / 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 )10/(10A I -⨯V U AK / 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 )10/(10A I -⨯V U AK /4344454647484950⨯)I-/(10A10由试验得到的数据绘制出的两种波长及光强的伏安特征曲线如Array下：不合波长及光强下的伏安特征曲线（3）因为照到光电管上的光强与光阑面积成正比,用②中数据验证光电管的饱和光电流与入射光强成正比;同样用③中数据验证光电流与入射光强成正比.对于试验②：在为50V时,将仪器设置为手动模式,测量记载统一谱线.统一入射距离.光阑分离为2mm,4mm,8mm时对应的电流值,数据记载表如下：P-关系IM光阑孔Φ2mm 4mm 8mm⨯I-)/(10A10光阑孔Φ2mm 4mm 8mm)⨯I-10/(10A由试验数据得到饱和光电流与光阑面积的关系曲线如下：Array饱和光电流I与光阑面积S的关系曲线图由图可知,饱和光电流I与光阑面积S在入射光波长不变时成正比例关系,而光强又与光阑面积成正比,从而验证了光电管的饱和电流与入射光强成正比.对于试验③,在为50V时,将仪器设置为手动模式,测量并记载统一谱线.统一光阑.不合入射距离时对应的电流值,来验证光电流与入射光强成正比.数据记载表如下：-关系PIM入射距离200 250 300 350 400 L/mmI-⨯/(10A10)入射距离200 250 300 350 400 L/mm⨯I-)10/(10A对于光阑面积S 不变时,因为入射距离的变更,使统一波长光的光强产生转变.测验测验将光源看做点光源,其发出的光为球状,则必定距离处的光强与距离的平方成反比,与距离的平方分之一成正比.若要验证光电流与入射光强成正比,可经由过程验证光电流与距离的平方分之一成线性关系而间接征得.依据P I M 关系,得到光电流与距离的平方分之一的关系曲线如图所示:光电流强度与入射距离平方分之一的关系曲线由图可知,其间关系在试验误差许可的规模内,较好的相符了某种线性关系,证清楚明了这种假设具有成立的可能性.从而也证清楚明了光电流与入射光强成正比.【试验剖析与误差评论辩论】1.阳极反向电流,暗电流,本底电流若何影响测量成果？答：阳极反向电流是因为光电管束造时因为光电管阳极沾上少数阴极材料,则在入射光照耀或入射光从阴极反射到阳极后都邑造成阳极电子发射.当值为为负值时,阳极发射的电子向阴极迁徙形成阳极反向电流,从而当试验中测得电流为零时,对应的并不是截止电压,对试验造成误差.而对于暗电流和本底电流是热激发产生的光电流和杂质光散射光电管产生的光电流.它们的影响是：若产生的光电子的初动能大于光照产生的光电子的最大初动能,则会使测得的的绝对值增大. 2、 在该试验中可能消失的误差有：（1） 在现实的测量中,因为光电管的阳极电流.暗电流.本底电流及电极间接触电压的影响,给试验成果带来误差.（2） 试验中滤色片有必定的狭缝宽度,滤色片产生的光其实不完满是单一的滤色光.（3） 试验中以汞灯作为光源,而汞灯在交变电压变更的情形下其实不克不及完整稳固,产生的光也不稳固.（4） 在读数时,因为产生的光电流的变更,仪器示数会有渺小的跳动,产生读数误差.（5） 装有阴极管的暗箱关闭不严,可能会受到杂光的影响.【试验结论】1.试验测得的普朗克常量为s J h ⋅⨯+=-3410)7.00.6(,与公认值s J h ⋅⨯=-34010626.6的相对误差为-9.4%.2.由试验得到的伏安特征曲线可知,在光电效应中,跟着光电管两侧正向电压的增大,光电流增大速度越来越慢,光电流的值逐渐趋于稳固,即饱和光电流.而跟着反向截止电压的增大,光电流逐渐变成零.而光电流刚好为零时的电压成为反向截止电压.且波长短的光频率大,对应的光饱和电流的值越大,反向截止电压的值也越大.3.在光电效应中,光电管的饱和光电流与入射光强成正比,并且当光强相等时,波长越短,频率越大的光,产生的饱和光电流越大.并且在光电效应中,光电流与入射光强成正比,而光强可能与入射距离的平方成反比关系,但不克不及确实认定这一点.。
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光电效应
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)测量普朗克常量h。
实验仪器：
ZKY-GD-4 光电效应实验仪
1 微电流放大器
2 光电管工作电源
3 光电管
4 滤色片
5 汞灯
实验原理：
原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，
产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。
改
变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管
得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。
从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0
时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。
2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，
饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：
4)
对于截止频率V0与频率ν的关系图如下所示。
V0与ν成正比关系。
当入射光的频率低于某极限值ν0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。
即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于ν0，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s 的数量级。
实验内容及测量：
1 将4mm 的光阑及365nm 的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。
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V AK 值，以其绝对值作为该波长对应的V 0值，测量数据如下：
波长/nm 365 404.7 435.8 546.1 577 频率/×1014Hz 8.214 7.408 6.897 5.49 5.196 截止电压/V 1.679 1.335 1.107 0.557 0.434 频率和截止电压的变化关系如图所示：
由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988 所以: h/e=0.4098×10−14 ,
h =1.6×10−19×0.4098×10−14=6.5568×10−34J ·s
当y=0，即V 0=0V 时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz ，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz 。
也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。
根据线性回归理论：
k =v̅∙V ̅0−v ∙V
0̅̅̅̅̅̅̅v̅2−v
2̅̅̅ 可得：k=0.40975，与EXCEL 给出的直线斜率相同。
我们知道普朗克常量ℎ0=6.626×10−34J ∙s , 所以，相对误差：
y = 0.4098x -1.6988
00.511.52
4
5
67
89V 0/V
ν/×10^14 Hz
V 0与ν的关系
E=ℎ−ℎ0
ℎ0
=−0.01044
2 测量光电管的伏安特性曲线
1）用435.8nm的滤色片和4mm的光阑实验数据如下表所示：
2）用546.1nm的滤光片和4mm的光阑
作两种情况下，光电管得伏安特性曲线：
由上图可知：
1）光电流随管压降的增大而逐渐增大。
在增大的过程中，增长速度由快变慢最终达到饱和。
这一点在546.1nm的伏安特性中可以清楚地看出。
2）当管压降相同时，比较两个不同波长的光电流可以发现：波长长的，即频率小的（546.1nm）光电流小；波长短的，即频率大的（435.8nm）光电流大。
这也间接
mv02+A。
对于同一种金属，溢出功A相等，证明了爱因斯坦的光电流方程：hν=1
2
频率高的就能得到更大的动能来克服金属的束缚，从而形成更大的光电流。
3. 保持管压降V AK=30.0V不变，调整光阑的直径，分别为：2mm, 4mm, 8mm。
测量对应的电流如下：
作出两种不同波长的光电流随光强的变化图，如下：
我们可以看出：
1）同一种波长下，光电流随光阑直径的增大而增大。
由于数据点有限，不能表明光阑面积（即光强的大小）同光电流的具体关系，是否是线性的，也就无从得知。
所画出的图形如下：
2）不同波长下，若光阑直径相等，即光强相同，光的频率越大，光电流越大；并且，频率大的光变化也快。
在光强较弱时，不同的光产生的光电流大小相差无几，但当光强变大后，两者差距逐渐变大。
4 在V AK=30.0V的情况下，保证光阑直径为8mm，测量两种光强下，光电流与入射距
入射距离增大，光强势必会减小，由图可知，光电流变小，这样的结论和以上改变光阑直径所得结论相一致。
对于不同的光波，频率大的光在相同的光强条件下，获得的光电流较大。
实验总结：
1）实验中改变入射距离处误差最大，所以只能做定性分析，不能用于定量计算。
2）通过实验得到了普朗克常数，也验证了爱因斯坦的光电效应方程。
3）EXCEL表格中所得到的线性方程也是利用了线性回归理论，可见线性回归理论在处理数据中有很重要的应用。
4）实验中由汞灯产生的不同波长的光的强度本身也应该有所差别，546.1nm和435.8nm的光的强度应该是不相同的。
所以对于实验中的光强也无法做到定量研究。