光电效应测定普朗克常数1

光电效应测定普朗克常数(FB807型光电效应(普朗克常数)测定仪)实验讲义杭州精科仪器有限公司1光电效应测定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 有极其重要的意义。

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ν的光子其能量为ν∙h 。

当电子吸收了光子能量ν∙h 之后，一部分消耗与电子的逸出功W ，另一部分转换为电子的动能,v m 212∙即 W h v m 212-ν∙=∙ （1） 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，并在当时的条件下，较为精确地测得普朗克常数为：秒焦尔∙⨯=-341057.6h , 其不确定度大约为% 5.0。

这一数据与现在的公认值比较，相对误差也只有% 9.0。

为此，1923年密立根因这项工作而荣获诺贝尔物理学奖。

目前利用光电效应制成的光电器件和光电管、光电池、光电倍增管等已成为生产和科研中不可缺少的重要器件。

【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 。

【实验原理】光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD 是光电管，K 是光电管阴极，A 为光电管阳极，G 为微电流计，V 为电压表，E 为电源，R 为滑线变阻器，调节R 可以得到实验所需要的加速电位差AK U 。

光电管的A 、K 之间可获得从 U -到0再到 U +连续变化的电压。

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：nm 365,nm 405,nm 436 ,nm 546,nm 577。

光电效应法测定普朗克常数一、实验任务1．测量普朗克常数测量五种频率光波的载止电压c U 。

列表记录数据。

测量时选择光电管与入射光之间的距离取400mm ，并选用孔径为2mm 的光阑（即2Φ）。

用最小二乘法计算普朗克常数。

2．测光电管的伏安特性曲线（用坐标纸画实验曲线）分别测量365nm(2Φ)、577nm(2Φ)、577nm(4Φ)条件下光电管的伏安特性曲线。

列表记录数据。

测试要求：电压变化范围0~50V ，电压小于30V 时，每间隔1V 测量1个数据点，电压大于30V 时，每间隔2V 测量1个数据点。

二、操作要点1．调整光电管与汞灯之间的距离为400mm ，并将实验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上），预热20分钟。

2．测量前仪器的电流显示器要进行调零，改换量程时也要调零。

调零的方法是：将“电流量程”选择开关置于所选档位，将光电管暗箱电流输出端与实验仪电流输入端（后面板上）断开，旋转“调零”旋钮，使电流指示为000.0。

调好后，用高频匹配电缆将电流输入连接起来。

按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态。

三、注意事项1．滤光片及光阑应轻拿轻放，从仪器上卸下后，立即放入盒中特定位置，小心不要触及镜面。

2．该实验仪器具有极高的灵敏感，所以易受干扰。

因此在实验过程中动作要轻、不要碰测试电缆线等，不要使实验台受到振动。

四、报告要求1．列表记录数据.2．用最小二乘法计算普朗克常数，利用测得的普朗克常数与标准值计算相对误差。

3．利用坐标纸，在同一坐标纸系下，做不同条件下的光电管伏安特性曲线。

五、讨论题1、2 。

U0
0

U0 ～ 曲线
4、存在截止频率：只有入射光频率 大于0 时， 才能产生光电效应，0称为截止频率。对于不同 的金属阴极，0值也不同。但这些直线的斜率都
相同。
5、瞬时效应：频率大于截止频率0的光一照到阴极
上，立即有光电子产生。
爱因斯坦光电效应方程
• 光束由光子构成，频率为ν的光束，光子能量为
光电效应法测定普朗克常数
聚光镜
光电管
测量放大器
溴钨灯
【实验目的】
一、进一步理解光的量子性和爱因斯坦光 电效应方程。
二、学习测量普朗克常数的方法。
三、掌握小型光栅单色仪和微电流计的调 节方法。
【实验原理】
一、光电效应和爱因斯坦方程 二、光电管的实际伏安特性曲线
一、光电效应和爱因斯坦方程
• GD为光电管，K为阴极， A为阳极，G为微电流计， V为电压表，R为滑线变 阻器。
4、将读数轮置于546nm（修正值）。取下光电管暗盒 盖，使其对准单色仪的出缝处。
5、调好测量放大器的零点位置。调节电位器旋钮，从
1V开始，缓慢改变电压，观察电流变化，记住电流 开始明显升高的电压值。然后，还是从1V开始，依 次读取电压和电流值，在电流升起点附近，增加测 量点的密度，以使作图精确。电流变成正值后，加
二、在坐标纸 上作出U0 —ν直线。要求： U0 取绝 对值，算出各波长对应的频率，做拟合直线， 在此直线上找到两点求斜率。
三、计算h的值，与公认值（h0=6.6261761034Js ）比较算出相对误差。 四、写出误差分析，并作思考题：P126—4题。
表一 不同波长下电压和光电流数值
546nm
-0.1
19.2
-0.05
30.5

基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数
光电效应法测定普朗克常数是一项基础物理实验，是通过研究光电效应来测定普朗克常数（符号为h）的一种方式。

普朗克常数是物理定律中一个重要的常数，它影响到热力学、光学等物理现象。

其值与许多量子现象有关，因此普朗克常数的准确的测定具有很重要的意义。

光电效应法测定普朗克常数有两种方法：第一种是爱因斯坦-ヒル方法，第二种是思廉斯-威尔逊方法。

爱因斯坦-ヒル方法主要是测定半导体中发生光电效应时，所放射或吸收光子与电子电荷之间的关系。

思廉斯-威尔逊方法是研究普朗克常数在发生激光光电效应中及电子电荷与激光能量所关联的关系。

爱因斯坦-ヒル方法测定普朗克常数的具体实验操作是：测量铋基半导体片材，将研磨涂硅好的片材压入Si的夹头，然后将夹头底座接入电路中，成为一个封闭的系统；然后将强光源聚焦于夹头和片材之间，激发半导体材料，使它发射出电子，接着将其能谱绘制出来；最后根据电荷量分子和光子能量的关系求得普朗克常数的值。

思廉斯-威尔逊方法的实验过程是：首先构造一个电路，电路中要有激光源、金属晶体和放大器等元件；然后将一定能量的光束输出，激发金属晶体，使它产生电离；接着通过放大器将电离电荷数目设定为有限数量，最后通过积分器计算积分，得到普朗克常数的大小。

有了以上两个方法，人们便可以精确测定普朗克常数，并利用该方法进行其他实验中也会经常用到该常数的计算。

由此可见光电效应法测定普朗克常数的重要性。

通过本次实验学习，可以充分体现出基础物理实验中的实用性，使我们能够仔细学习其核心内容，深入理解并巩固学习结果。