普朗克常数测量的实验

普朗克常数测量的实验一、实验仪器GD-4型智能光电效应(普朗克常数)实验仪(由光电检测装置和实验仪主机两部分组成)光电检测装置包括：光电管暗箱GDX-1，高压汞灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。二、实验目的1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。三、实验原理1、普朗克常数的测定根据爱因斯坦的光电效应方程：PsEhvW（1）(其中：PE是电子的动能，hv是光子的能量，v是光的频率，sW是逸出功,h是普朗克常量。)sW是材料本身的属性，所以对于同一种材料sW是一样的。当光子的能量shvW时不能产生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率0v（0/svWh）实验中：将A和K间加上反向电压KAU(A接负极),它对光电子运动起减速作用.随着反向电压KAU的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。当KAsUU时，光电流降为零，此时光电子的初动能全部用于克服反向电场的作用。即sPeUE（2）这时的反向电压叫截止电压。入射光频率不同时，截止电压也不同。将（2）式代入（1）式，得0shUvve（）（3）（其中0/svWh）式中he、都是常量，对同一光电管0v也是常量，实验中测量不同频率下的sU，做出sUv曲线。在（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。若电子电荷e，由斜率hke可以求出普朗克常数h。由直线上的截距可以求出溢出功sW，由直线在v轴上的截距可以求出截止频率0v。如图（2）所示。OsUv0v/sWe图（2）VGAK图（1）2、测量光电管的伏安特性曲线在照射光的强度一定的情况下，光电管中的电流I与光电管两端的电压AKU之间存在着一定的关系。四、实验内容1、将仪器的连线接好；2、经老师确认后，接通电源预热仪器20分钟；3、熟悉仪器，进行一些简单的操作，并将仪器调零；4、普朗克常数的测定选定某一光阑孔径为的光阑（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离L的情况下，选用不同滤色片（分别有为400nm，430nm，460nm，490nm，520nm），调节光电管两端的电压AKU，使得光电管中的电流为0，将此时光电管两端的电压表示为sU（称为截止电压），将其记录下来；5、测量光电管的伏安特性曲线观察5条谱线在同一光阑孔径为（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离L（记录其数值）的情况下，改变光电管两端的电压AKU（范围在150V），记录电压AKU和对应的光电流I。五、数据的测量与处理MIsUAKUI2、测光电管的伏安特性曲线：波长为400nm对应的AKIU表mm，Lmm-202-28-26-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20246###YAxisTitleXAxisTitleBAKU（V）-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.20-1.15-1.10-1.05I-10（10A）-26.0-25.0-24.2-23.0-22.0-18.0-16.5-14.5-12.0-8.8AKU（V）-1.00-0.970.000.250.50.751.001.251.501.75I-10（10A）-4.00.02.202.703.003.303.603.803.904.00波长为430nm对应的AKIU表mm，Lmm-3-2-1012-30-24-18-12-606###YAxisTitleXAxisTitleBAKU（V）-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1.15-1.10-1.05-1.00I-10（10A）-34.0-33.0-32.0-30.0-29.0-26.8-25.0-24.0-21.0-18.0AKU（V）-0.95-0.90-0.8400.250.500.751.001.251.50I-10（10A）-13.0-8.003.003.904.404.805.105.405.60波长为460nm对应的AKIU表mm，Lmm-3-2-1012-42-36-30-24-18-12-606###YAxisTitleXAxisTitleBAKU（V）-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1..00-0.90-0.85-0.80I-10（10A）-43.0-42.0-41.0-40.0-38.0-36.0-31.0-25.0-20.0-12.0AKU（V）-0.77-0.75-0.7400.250.500.751.001.251.50I-10（10A）-7.0-2.704.15.406.306.807.207.607.80波长为490nm对应的AKIU表mm，Lmm-3-2-1012-48-42-36-30-24-18-12-606###YAxisTitleXAxisTitleBAKU（V）-2.50-2.25-2.00-1.75-1.50-1.25-1..00-0.95-0.90-0.85-0.80I-10（10A）-50.0-48.0-47.0-45.0-43.0-41.0-39.0-38.0-37.0-34.030.0AKU（V）-0.75-0.71-0.66-0.6400.250.500.751.001.251.50I-10（10A）-25.0-16.0-7.004.306.007.007.708.108.508.80波长为520nm对应的AKIU表mm，Lmm-5-4-3-2-1012-54-48-42-36-30-24-18-12-606###YAxisTitleXAxisTitleBAKU（V）-4.50-4.25-3.00-2.00-1..50-1.00-0.80-0.70-0.65-0.60I-10（10A）-52.8-52.0-48.0-44.0-41.0-37.0-32.0-26.0-22.0-13.0AKU（V）-0.57-0.5600.250.500.751.001.251.501.75I-10（10A）-4.003.95.66.406.97.47.808.018.301、普朗克常数的测定表一、0Uv关系光阑孔mm入射光波长inm（）400.0430.0460.0490.0520.0对应频率iv14（10Hz）7.5006.9776.5226.1225.769截止电压sU（V）-2.25-2.06-1.85-1.7-1.530Uv直线图根据表一的实验数据（用最小二乘法处理）得：(191.60210eC3406.6210hJS)直线斜率K=0.41597直线在v轴的截距=2.063直线在U轴的截距B=-0.85823并有hek求出普朗克常数h=6.66×10−34J681.51.61.71.81.92.02.12.22.3######YAxisTitleXAxisTitleB实验相对误差：00hhEh=6.66−6.626.62=6.04×10−3由直线的截距求得截止频率0v=2.063×1014HZ电子的逸出功Ws=eU=-0.85823×1.602×10−19=-1.37×10−19J