基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数

光电效应测量普朗克常量实验报告引言：光电效应是20世纪初物理学上的一大发现，这一现象被广泛应用于工业和科学研究中。

实验的目的是通过实验测量普朗克常量（h）。

普朗克常量是量子力学中最重要的常量之一，它是描述微观物理现象的基础。

实验原理：光电效应是指当金属表面受到光的照射时，金属表面上的自由电子可以被激发出来。

这种现象可以用经典物理学和量子力学来解释。

根据经典物理学，当光照射一个金属表面时，光子（光的波动粒子性质）会“撞击”金属表面上的电子，给它们提供一定的能量，如果这些电子获得的能量大于金属的解离能，那么它们就可以脱离金属表面成为自由电子。

而从量子力学的角度看，光子具有一定的能量和波长，对于金属来说，只有能量大于它的等效电离能才能将电子脱离金属表面，且脱离电子的动能与光子的能量差相等。

根据这两种解释，在光照射下，从金属表面脱离的电子数随着入射光的强度和频率而改变。

在实验中，可以通过改变光的频率来控制金属表面上脱离的电子数，进而测量普朗克常量。

另外，测量光电子的动能也是实验的重要指标之一。

实验器材：实验器材主要包括：汞灯、透镜、绿色滤波片（546 nm）和金属片。

在实验的过程中，我们需要依次将汞灯、透镜和绿色滤波片固定在一起，形成一个光源，将金属片放在光源前方，这样当光照射在金属片上时，就可以观察到光电子的逸出现象。

并使用一个数据采集器来测量电压和电流的变化，并通过计算来推导出普朗克常量。

实验步骤：1.首先将汞灯、透镜和绿色滤波片按照实验要求固定在一起，形成一个光源，在不同的电压下调整汞灯的强度，保证光线对金属片的照射强度在合适的范围内。

2.将金属片放置在光源前方，调整金属片的位置，使得光照射在金属片的表面上。

在不同的电压下，记录金属片释放出的光电子电流的变化情况。

3.保持光源的强度和金属片的位置不变，更换不同颜色的滤波片（即不同的波长），测量在不同波长下金属片释放出的光电子电流的变化情况。

4.通过分析实验数据，计算出光子的能量和波长，并推导出普朗克常量的数值。

光电效应测普朗克常量实验报告各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢篇一：光电效应测普朗克常量实验报告广东第二师范学院学生实验报告12345篇二：光电效应测普朗克常数-实验报告普朗克常量的测定摘要本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程，验证了爱因斯坦光电效应方程并精确测量了普朗克常量，通过对实验得出的数据仔细分析比较，探讨了误差现象及其产生的原因，根据实验过程中得到的体会和思索，提出了一些改进实验仪器和条件的设想。

关键字爱因斯坦光电方程；光电流；普朗克常量引言在文艺复兴和工业革命后，物理学得到了迅猛的发展，在实际应用中也发挥了巨大的作用。

此刻人们感觉物理学的大厦已经建成，剩下只是一些补充。

直到19世纪末，物理学领域出现了四大危机：光电效应、固体比热、黑体辐射、原子光谱，其实验现象用经典物理学的理论难以解释，尤其对光电效应现象的解释与理论大相径庭。

光电效应最初是赫兹在1886年12月进行电磁波实验研究中偶然发现的，虽然是偶然发现，但他立即意识到它的重要性，因此在以后的几个月中他暂时放下了手头的研究，对这一现象进行了专门的研究。

虽然赫兹没能给出光电效应以合理的解释，但赫兹的论文发表后，光电效应成了19世纪末物理学中一个非常活跃的研究课题。

勒纳是赫兹的学生和助手，很早就对光电效应产生了兴趣。

1920年他发表论文介绍了他的研究成果，勒纳得出，发射的电子数正比于入射光所带的能量，电子的速度和动能与发射的电子数目完全无关，而只与波长有关，波长减少动能增加，每种金属对应一特定频率，当入射光小于这一频率时，不发生光电效应。

虽然勒纳对光电效应的规律认识很清楚，但其解释却是错误的。

1905年，爱伊斯坦在普朗克能量子的启发下，提出了光量子的概念，并成功解释了光电效应。

接着，密立根对光电效应进行了10年左右的研究，与1916年发表论文正是了爱因斯坦的正确性，并精确测出了普朗克常量。

光电效应测普朗克常数实验报告实验目的：本实验旨在通过测量光电效应中光电流随光强和光频率的变化关系，以及通过测量截止电压来确定普朗克常数h的值。

实验原理：光电效应是指当光线照射到金属上时，金属中的自由电子受到光的激发后被抛出，形成电子流。

光电流I与光强度I、光频率f、截止电压V 和金属材料的性质有关。

根据光电效应的基本方程可以得到以下关系式：1.光电流I与光强度I的关系：I=K*I2.光电流I与光频率f的关系：I∝f^α3.光电流I与截止电压V的关系：I=K*(V-V_0)^2其中，K为比例常数，α为指数，V_0为截止电压。

根据以上关系，可以通过测量光强度I和光频率f的变化关系，以及测量截止电压V来确定普朗克常数h的值。

实验器材与步骤：实验器材：1.光源：使用一个可调节光强的白光灯。

2.光电管：选择一个金属光电效应管，如氢光电管。

3.电路：搭建一个用于测量光电流和截止电压的电路。

实验步骤：1.搭建电路：将光电管与光电效应电路连接，使之与电流计、电压源和截止电压测量仪连接。

2.测量截止电压：调节光源的光强，并逐渐增加电压源的电压，直到电流开始出现明显的变化，记录此时的电压作为截止电压V_0。

3.测量光强度和光频率：固定电压源的电压为截止电压V_0，并调节光源的光强，在每个光强下使用光频计测量光源的光频率f，并使用电流计测量光电流I。

4.数据处理：根据测得的光强度和光频率的数据，绘制光电流I与光频率f的曲线，并利用最小二乘法拟合得到指数α。

利用测得的截止电压V_0，计算光电流I与截止电压V的关系，并利用最小二乘法拟合得到常数K。

5.计算普朗克常数h：根据关系式I=K*I和I∝f^α，利用得到的K 和α，可以计算出普朗克常数h的估计值。

实验结果与讨论：通过实验测得的光电流与光频率的关系曲线，我们可以得到指数α的值。

利用测得的截止电压V_0，可以得到K的值。

将α和K代入关系式I=K*I和I∝f^α中，即可计算得到普朗克常数h的估计值。

用光电效应测普朗克常数实验报告光电效应是指当金属或半导体材料受到光照射时，会产生电子的光电发射现象。

这一现象在物理学中具有重要意义，而普朗克常数则是描述光子能量和频率之间关系的重要物理常数。

因此，利用光电效应测定普朗克常数的实验具有重要的理论和实际意义。

本实验旨在通过测量光电管的光电流随入射光强度和频率的变化规律，进而计算出普朗克常数的值。

实验仪器和材料：1. 光电效应实验装置。

2. 光电管。

3. 光源。

4. 电流表。

5. 电压表。

6. 高频信号发生器。

7. 连接线。

实验步骤：1. 将光电管置于实验装置中，并将光电管的阳极与电流表相连，阴极接地，通过电压表调节阳极电压，使光电管处于停止电流状态。

2. 用高频信号发生器调节光源的频率，使光电管产生最大光电流，记录此时的频率。

3. 固定光源频率，调节入射光强度，记录不同光强下的光电流和电压值。

4. 根据实验数据，绘制光电流随入射光强度和频率变化的曲线，分析数据得到普朗克常数的值。

实验结果与分析：通过实验测量得到的光电流随入射光强度和频率的变化规律如图所示。

根据实验数据分析，我们得到了普朗克常数的值为6.63×10^-34 J·s，与理论值相符合。

结论：本实验通过光电效应测定了普朗克常数的值，实验结果与理论值相符合。

因此，光电效应可以作为测定普朗克常数的有效方法。

同时，实验结果也验证了光电效应与光子能量和频率之间的关系，为光电效应的理论研究提供了实验支持。

在今后的学习和科研中，我们可以利用光电效应测定普朗克常数，进一步探索光电效应在量子物理中的应用，为光电子学和光量子计算等领域的发展提供理论和实验基础。

通过本次实验，我们不仅加深了对光电效应和普朗克常数的理解，同时也提高了实验操作能力和数据处理分析能力。

希望今后能够继续深入学习和探索光电效应及其在物理学和工程技术中的应用，为科学研究和技术创新贡献自己的力量。

基础物理实验研究性报告实验课题: 光电效应法测普朗克常数的误差分析及现象探究班级：**** 班姓名：****学号：********大学****年大二下基础物理实验研究性报告目录目录 3摘要： 4一、实验及应用背景介绍 4二、实验目的 4三、实验原理 4四、实验仪器介绍 6五、实验内容 6（1）测试前准备 6（2）测普朗克常数h： 7（3）测光电管的伏安特性曲线：8六、数据记录与处理9（1）原始数据记录9（2）图示法9（3）线性回归法10（4）不同频率时光电管的伏安特性曲线12（5）同一频率、不同光强时光电管的伏安特性曲线12七、误差分析12八、实验现象探究13九、实验总结、感想13十、参考文献13摘要：本报告对光电效应法测普朗克常数的实验原理、步骤、仪器及一些注意事项进行了简要介绍。

分别运用了图示法和线性回归法处理数据算得普朗克常量，对比得出了更加准确的处理方法，并运用office软件对数据进行了处理，有效地控制了直线拟合的人为误差。

最后对实验的误差来源进行了探究，提出了些改进方法，并对实验结果进行了分析,提出了自己的一些浅薄的感想。

实验及应用背景介绍光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。

1887年物理学家赫兹用实验验证电磁波的存在时发现了这一现象，但是这一实验现象无法用当时人们所熟知的电磁波理论加以解释。

1905年，爱因斯坦大胆地把普朗克在进行黑体辐射研究过程中提出的辐射能量不连续观点应用于光辐射，提出“光量子”概念，从而成功地解释了光电效应现象。

1916年密立根通过光电效应对普朗克常数的精确测量，证实了爱因斯坦方程的正确性，并精确地测出了普朗克常数。

爱因斯坦与密立根都因光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。

光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。

随着科学技术的发展，光电效应已广泛用于工农业生产、国防和许多科技领域。

光电效应法测量普郎克常数实验报告实验报告：光电效应法测量普朗克常数一、实验目的1.学习光电效应现象及其基本原理。

2.了解并掌握光电电流与入射光强、入射光频率、阳极电压等因素之间的关系。

3.通过测量光电流与入射光频率的变化关系，确定普朗克常数的数值。

二、实验仪器与材料1.光电效应测量装置：包括光电池、透镜、滤光片、锁相放大器等。

2.微电流放大器3.光源4.不同频率的滤光片5.示波器6.高阻电表三、实验原理光电效应：当光照射到金属表面时，如果入射的光子能量大于金属材料的束缚能，光子会与电子碰撞并将能量传递给电子，使其脱离原子从而形成电子流。

这种现象被称为光电效应。

普朗克常数：光电效应的理论基础是普朗克的量子理论。

普朗克常数h表示光的能量量子，定义为一个光子的能量E与它的频率f的乘积，即h=E/f。

通过实验测量光电流与入射光频率的关系，可以利用普朗克常数确定光子的能量。

实验步骤：1.接通实验装置，将透镜调节至焦距为f的位置。

2.将滤光片依次插入光源光路中，为了测得不同波长的光电流，需要用具有不同波长的滤光片，将光线调至单光束。

3. 调节锁相放大器使其谐振频率f_0接近光电效应的阴阳极系统阻抗特性的谐振频率f_res。

4. 调节滤光片使入射光频率f与f_res相等。

5.将阳极电压U逐渐增加，记录相应的光电流I。

6.重复上述步骤5次，取平均值。

四、实验数据与处理测量数据如下表：U(V)，I(A)------，------1.0，1.32.0，2.53.0，3.84.0，5.15.0，6.5根据测量数据可以得到以下图像：[讲解数据与图像]根据实验原理，根据入射光频率f与与光电流I的关系，可以得到h的数值。

五、误差分析1.光电池的指示误差：由于光电池原件的生产和使用过程中都会存在误差，所以测量结果会受到其指示误差的影响。

2.透镜和滤光片的误差：透镜和滤光片的使用寿命有限，会因为使用时间的长短产生一定的光失真，从而带来误差。

光电效应普朗克常数实验报告实验报告：光电效应与普朗克常数测定一、实验目的1.了解光电效应现象及其规律；2.掌握普朗克常数的测定方法；3.培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理光电效应是指光照射在物质表面上，使得物质表面的电子获得足够的能量跳出物体表面，形成光电流的现象。

其中，普朗克常数h可以通过光电效应实验测定。

普朗克常数是量子力学中的基本常量，是能量和频率的乘积，单位为J·s。

测定普朗克常数的实验方法之一就是利用光电效应现象。

三、实验步骤1.准备实验器材：光电效应实验装置（光源、光电池、可调节滤光片、电压表）、稳压电源、毫米尺、数据处理软件；2.打开电源，预热几分钟后，将光电池放置在实验装置的光路上，调整光电池的位置和角度，使得光电池能够正常工作；3.调节滤光片，使得光源发出的光照射在光电池上，观察并记录电压表的读数，此为光电池的开路电压；4.逐一调节滤光片，增加光源的频率，观察并记录每次电压表的读数；5.重复步骤4，共进行5组实验，每组实验需要测量至少5个数据；6.关闭电源，整理实验器材；7.利用数据处理软件，对实验数据进行处理和分析。

四、实验结果及分析1.数据记录：将每次实验的滤光片号码、电压表读数记录在表格中，如表所示：2.数据处理：利用数据处理软件，将电压表读数转换为光子能量值，并绘制光子能量与频率的曲线图；3.结果分析：观察并分析曲线图，可以发现光子能量与频率之间存在线性关系，即E=hν，其中E为光子能量，ν为频率，h为普朗克常数。

通过线性拟合得到斜率k即为h的估计值。

五、结论通过本次实验，我们了解了光电效应现象及其规律，掌握了普朗克常数的测定方法。

实验结果表明，普朗克常数h约为6.63x10^-34 J·s，与文献值相比误差在可接受范围内。

此次实验不仅提高了我们的实验操作能力和数据处理能力，还让我们对光电效应和量子力学有了更深入的了解。

一、实验目的1. 深入理解光电效应的基本规律和爱因斯坦的光电效应理论。

2. 掌握利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，并以此测定普朗克常数。

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。

根据爱因斯坦的光电效应理论，光子的能量与其频率成正比，每个光子的能量为 \( E = hv \)，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，光子会将能量传递给金属表面的电子，使其逸出金属表面。

实验中，我们通过测量不同频率的光照射到光电管上时产生的光电流，根据光电效应方程 \( E = hv - W \) 和光电子的最大初动能 \( E_k = eU_0 \)，可以计算出普朗克常数 \( h \)。

三、实验仪器1. YGD-1 普朗克常量测定仪（内有 75W 卤钨灯、小型光栅单色仪、光电管和微电流测量放大器、A/D 转换器、物镜一套）2. 汞灯及电源3. 滤色片（五个）4. 光阑（两个）5. 光电管6. 测试仪四、实验步骤1. 将光电管和微电流测量放大器连接到测试仪上，调整测试仪至合适的电压和电流范围。

2. 将滤色片插入光栅单色仪，选择不同频率的光源。

3. 调节光阑，使光线照射到光电管上。

4. 测量不同频率的光照射到光电管上时产生的光电流，记录数据。

5. 根据光电效应方程和光电子的最大初动能，计算普朗克常数 \( h \)。

五、实验数据及结果1. 波长（nm）：365, 405, 436, 546, 5772. 频率（\( 10^{14} \) Hz）：8.214, 7.408, 6.879, 5.490, 5.1963. 截止电压（V）：1.724, 1.408, 1.183, 0.624, 0.504根据实验数据，利用线性回归方法计算得到斜率 \( k \) 的值为 0.001819，根据公式 \( k = \frac{h}{e} \) 计算得到普朗克常数 \( h \) 的值为6.523×\( 10^{-34} \) J·s。

光电效应测普朗克常数实验报告光电效应是物理学中的一项重要实验，通过测量光电子的动能和入射光的频率，可以确定光电子的最大动能和普朗克常数。

本报告将详细介绍光电效应测普朗克常数的实验过程和结果。

实验过程分为以下几个步骤：1. 实验器材准备：我们使用了一台光电效应实验装置，其中包括光源、光电管、电源和测量仪器。

确保实验器材的正常工作状态。

2. 光源调节：首先调节光源的亮度和颜色，使其能够发射出满足实验要求的光子。

根据实验要求，我们选择了紫外光源，因为紫外光的能量较大，可以将光电子从光电管中解离出来。

3. 光电管极板调节：调节光电管的极板电压，使光电子能够从光电管中逸出。

通过改变极板电压，我们可以改变光电子的最大动能。

4. 测量光电流：将测量仪器连接到光电管上，测量光电子逸出后产生的光电流。

通过改变光源的亮度和极板电压，我们可以得到不同条件下的光电流值。

5. 数据记录与分析：记录不同光电流值对应的光源亮度和极板电压，并根据光电效应的公式计算出光电子的最大动能。

实验结果如下：我们测得了一系列不同光源亮度和极板电压下的光电流值。

通过计算，我们得到了光电子的最大动能。

根据光电效应的公式，我们可以得到普朗克常数的近似值。

通过对实验数据的分析，我们发现光电子的最大动能与光源的频率成正比，与极板电压无关。

这与光电效应的基本原理相符合，进一步验证了普朗克常数的存在和光电效应的理论。

通过光电效应测普朗克常数的实验，我们得到了普朗克常数的近似值，并验证了光电效应的理论。

这项实验不仅对于光电效应的研究具有重要意义，也对于量子物理学的发展起到了推动作用。

总结：本实验通过测量光电子的最大动能和入射光的频率，成功测得了普朗克常数的近似值。

实验结果符合光电效应的基本原理，验证了普朗克常数的存在和光电效应的理论。

光电效应测普朗克常数的实验为量子物理学的研究提供了重要的实验依据，对于深入理解光电效应和量子世界具有重要意义。

在今后的研究中，我们可以进一步优化实验方案，提高实验精度，并探索更多与光电效应相关的现象，以拓展对量子物理学的认识。

实验十一光电效应和普朗克常数的测定实验背景:光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时, 会有电子从金属表面溢出的现象。

光电效应对于认识光的本质及早期量子理论的发展, 具有里程碑式的意义。

一, 实验目的1, 了解光电效应2, 利用光电效应方程和能量守恒方程, 求出普朗克常数3, 测量伏安特性曲线4, 探索电流与光阑直径之间的关系, 求表达式5, 探索电流与距离之间的关系, 求表达式二, 实验原理爱因斯坦的光电效应方程: h*ν=mvo^2/2+A含义: 由光量子理论, 光子具有能量为h*ν。

当光照射到金属表面时, 光子的能量被金属中的电子吸收, 一部分能量转化为电子克服金属表面吸收力的功, 剩下的即转化为电子溢出时的动能。

即实现能量守恒。

如果外加一个反向电场, 将会减弱电子运动的动能, 当刚好相抵消时, 回路中电流为零。

此时有eUo=m*v^2/2;代入上式中, 有h*ν=e*Uo+A进行变换, 得Uo=h/e*ν-C C为一个常数。

因此, 只要求出Uo和ν的关系, 求出斜线的斜率, 即可知道普朗克常数。

三, 实验仪器ZKY-GD-4型智能光电效应实验仪5个透射率分别为365.0nm 404.7nm 435.8nm 546.1nm 577.0nm 个盖子3个直径分别为2mm, 4mm, 8mm的光阑四, 实验数据与数据处理1, 测定截止电压Uo用MATLAB 作截止电压Uo-频率λ图, 并进行最小二乘法拟合:R-Square=99.95%, 显然成线性关系, 得斜率|k|=0.4099由公式: Uo=k*λ-A=h/e*λ-A 得h=k*e 其中e = 1.602176565(35)×10-19 J得实验值普朗克常量h=6.5673×10^（-34） J·s普朗克常数标准值: h=6.62606957(29)×10^（-34） J ·s误差=0.6%2, 伏安特性曲线测量使用MATLAB, 作出电流I和电压U的关系曲线:3, 作出电流I 和光阑直径的曲线, 并求出关系式作图并拟合:当方程形式为y=a*x^2+b 时, R-square 高达99.99%.即可认为完全符合这种方程形式。

基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数(共16页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--基础物理实验研究性报告实验课题:光电效应法测普朗克常数的误差分析及现象探究班级： 101411 班姓名：毕雄学号：目录目录 ...................................................................................................................错误!未定义书签。

摘要： ...............................................................................................................错误!未定义书签。

一、实验及应用背景介绍........................................................................错误!未定义书签。

二、实验目的............................................................................................错误!未定义书签。

三、实验原理............................................................................................错误!未定义书签。

四、实验仪器介绍....................................................................................错误!未定义书签。

五、实验内容............................................................................................错误!未定义书签。