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光电效应实验 --- 普朗克常量的测量

光电效应实验 --- 普朗克常量的测量. 预习提要. 什么是光电效应 ? 它具有什么实验规律 ? 什么是截止电压 ? 如何用实验来测定 ? 什么是截止频率 ? 如何用实验来测定 ? 本实验中如何测定普朗克常量 ?. 实验要求：. 学习测定普朗克常量的一种实验方法； 学习用滤色片获得单色光的方法； 通过测试光电效应基本特性曲线，加深对光量子理论的理解； 验证爱因斯坦光电方程，求普朗克常数。. 实验原理：. 当高于某种金属“红限”频率 ν 0 的光，照在该金属表面后，即刻就有光电子逸出金属表面。其基本规律如下： (1) 光电流与光强成正比；

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  1. 光电效应实验---普朗克常量的测量

  2. 预习提要 • 什么是光电效应?它具有什么实验规律? • 什么是截止电压?如何用实验来测定? • 什么是截止频率?如何用实验来测定? • 本实验中如何测定普朗克常量?

  3. 实验要求： • 学习测定普朗克常量的一种实验方法； • 学习用滤色片获得单色光的方法； • 通过测试光电效应基本特性曲线，加深对光量子理论的理解； • 验证爱因斯坦光电方程，求普朗克常数。

  4. 实验原理： 当高于某种金属“红限”频率ν0 的光，照在该金属表面后，即刻就有光电子逸出金属表面。其基本规律如下： (1)光电流与光强成正比； (2)光电效应存在一个阀频率， 当入射光的频率低于某一阀 值ν时，不论光的强度如何， 都没有光电子产生； (3)光电子的初动能与光强无关， 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。

  5. 光电效应方程： 当加反向电压时，阻止光电子 运动，当光电流为零时，此时 所加反向电压Us被称为光电效 应的截止电压。 即：eUs –1/2mv2 =0 代入光电效应方程：eUs = hv– Ws

  6. 其中：Ws为金属材料的逸出功，Ws=hv0 Us= h/e(v-v0) 上式表明：截止电压Us是入射光频率v的线性函数。 当加正向电压时， 加速光电子运动， 当光电流不再增 大时，此时称为 饱和光电流。

  7. 仪器简介： • 《GY－ⅢA型普朗克常数测试仪》是为验证爱因斯坦方程和求取普朗克常数而设计的一种物理实验教学仪器。 • 主要包括：光电管及暗箱，汞灯光源，滤色片五组，小孔光栅，微电流测量放大器。 • 注意事项： • (1)滤色片避免污染，光源与暗盒距离30-40cm。 • (2)微电流放大器必须充分预热(30分钟) ，先校零 点，再校准满度电流(-100uA) 。 • (3)更换滤色片时，先遮住汞灯光源。

  8. 实验内容： • 观测光电管的暗电流； • 测量光电管的I--V特性，重点测五种不同频率的截止电压； • 改变光源与暗盒的距离L或光阑孔，测波长为577nm的I--V特性，重点测不同光强下的饱和电流。

  9. IKA（10-11A） 用交点法找截止电压 25 20 15 10 5 -2.0 -1.0 -0.5 -1.5 0 数据处理： • 在坐标纸上绘制不同频率入射光照射下光电管的伏安特性曲线，用交点法找出不同频率对应的截止电压Us。 UK（V） -5

  10. Us（V） 截止电压与频率的关系曲线 B(8.00,1.48) γ A(5.00,0.31) • 作出不同频率下截止电压Us和频率ν的关系曲线，求出普朗克常数h、截止频率ν0、逸出电势Φs 。并算出所测量值h与公认值之间的相对误差E。 （x1014Hz）

  11. 作出不同光强下的I--V特性曲线。 IKA（10-11A） 光电管的伏安特性 250 200 150 100 50 20 -1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 UKA（V）

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