-
1 实验概况
-
2 数据记录
-
3 视频(岗集)
-
4 视频(黄麓)
光电效应测普朗克常数
当光照射在物体上时,光的能量只有部分以热的形式被物体所吸收,而另一部分则转换为物体中某些电子的能量,使这些电子逸出物体表面,这种现象称为光电效应。在光电效应这一现象中,光显示出它的粒子性,所以深入观察光电效应现象,对认识光的本性具有及其重要的意义。普朗克常数h是1900年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量子”假设中的一个普适常数,是基本作用量子,也是粗略地判断一个物理体系是否需要用量子力学来描述的依据。
1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象,提出了“光量子”假设,即频率为v的光子其能量为hv。当电子吸收了光子能量hv之后,一部分消耗为电子的逸出功W,另一部分转换为电子的动能1/2mv2,即
![]()
上式称为爱因斯坦光电效应方程。1916年密立根首次用油滴实验证实了爱因斯坦光电效应方程。
一、实验目的
1、了解光电效应的基本规律,验证爱因斯坦光电效应方程
2、掌握用光电效应法测定普朗克常数h
二、实验仪器
FB807型光电效应(普朗克常数)测定仪

三、实验原理
光电效应的实验示意图如图1所示。光电效应的规律有:

(1)当入射光频率不变时,光电流的大小与入射光的强度成正比;
(2)光电子的最大值初动能与入射光的强度无关,仅与入射光的频率有关,频率越高,光电子的动能越大;
(3)当入射光的频率小于阴极材料的截止频率(红限)时,不论光强多大,照射时间多长,都不能产生光电流;
(4)光电效应是瞬时的,即使入射光强度非常微弱,只要频率大于红限,在开始照射后立即产生光电子。
实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干涉滤色片过滤得到,其波长分别为365nm,405nm,436nm,546nm,577nm。无光照阴极时,由于阳极和阴极是断路的,所以G中无电流通过。用光照射阴极时,由于阴极释放出电子而形成阴极光电流。加速电位差UAK越大,阴极电流越大,当UAK增加到一定数值后,阴极电流不再增大而达到某一饱和电流I,I的大小和照射光的强度成正比(如图2所示)。

图2 光电管的伏安特性
加速电压差UAK变为负值时,阴极电流会迅速减少,当加速电压差UAK负到一定数值时,阴极电流变为“0”,与此对应的电位差称为遏止电位差U0。U0的大小与光的强度无关,而是随着照射光的频率的增大而增大(如图3所示)。

图3 光电遏止电位的频率特性
四、实验步骤
1、测试前准备
将FB807测试仪及汞灯电源接通(光电管暗箱遮光态),预热20分钟;
调整光电管与汞灯距离约为30~40cm并保持不变;
用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与FB807测试仪后面板上电压输出连接起来(红对红,黑对黑);
将“电流量程”选择开关置于10-13A;
测定仪在开机或改变电流量程后,都需要进行调零。调零时应将光电信号开关按下,旋转“调零”旋钮使电流表为0,调节好后,将光电信号开关释放。
2、测量截至电压
工作电压转换按钮于释放状态,电压调节范围是:-2V ~ 2V;
在不接输入信号的状态下对微电流测量装置调零;
把365nm的滤色片转到窗口(通光口),此时把电压表显示的UAK值调节为-1.999V;
打开汞灯遮光盖,电流表显示对应的电流值I应为负值,用电压粗调和细调旋钮,逐步升高工作电压,当电压达到某一数值,光电管输出电流为零时,记录对应的工作电压UAK,该电压即为365nm单色光的遏止电压;
按顺序依次换上405nm,436nm,546nm,577nm的滤色片,重复以上步骤,一一记录UAK值。












