光电效应实验报告数据处理 误差分析

光电效应【实验目的】（1）了解光电效应的规律，加深对光的量子性的认识。

（2）测量普朗克常量h。

【实验仪器】ZKY-GD-4光电效应实验仪，其组成为：微电流放大器，光电管工作电源，光电管，滤色片，汞灯。

如下图所示。

【实验原理】光电效应的实验原理如图1所示。

入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移构成光电流，改变外加电压，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。

光电效应的基本实验事实如下：（1）对应于某一频率,光电效应的I-关系如图2所示。

从图中可见，对一定的频率，有一电压U0,当≦时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压U0，被称为截止电压。

(2)当≧后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P 成正比。

(3)对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图3所示。

(4)截止电压U0与频率的关系如图4所示，与成正比。

当入射光频率低于某极限值（随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。

(5)光电效应是瞬时效应。

即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为秒的数量级。

按照爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论所想象的那样，分布在波阵面上，而是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念，频率为的光子具有能量E = h，h为普朗克常数。

当光子照射到金属表面上时，一次被金属中的电子全部吸收，而无需积累能量的时间。

电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，余下的就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：（1）式中，A为金属的逸出功，为光电子获得的初始动能。

由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流，直至阳极电位低于截止电压，光电流才为零，此时有关系：（2）阳极电位高于截止电压后，随着阳极电位的升高，阳极对阴极发射的电子的收集作用越强，光电流随之上升；当阳极电压高到一定程度，已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极，再增加时I不再变化，光电流出现饱和，饱和光电流的大小与入射光的强度P成正比。

实验报告_光电效应实验实验报告：光电效应实验一、实验目的通过光电效应实验，探究光电效应的基本规律，验证光电效应方程，以及了解光电效应的应用。

二、实验原理光电效应是指当金属或半导体受到光照时，会发射出电子，形成电流。

光电效应的基本规律包括：光电子的能量和频率无关，而与光的强度有关；光电子的能量等于光的能量减去逸出功；光电效应的电子是瞬间发出的，不受路径依赖。

三、实验器材1. 光电效应实验装置（包括光源、金属光电效应电池、反射镜等）2. 数显直流电压表3. 稳压电源4. 电阻箱四、实验步骤1. 将光电效应实验装置组装好并接通电源。

2. 调节稳压电源的电压，使得数显直流电压表的测量值在合适范围内。

3. 改变光电效应电池的位置，使光照射到光电效应电池的不同位置。

4. 观察实验装置中的电流变化，并记录下光电效应电池的位置和电流值。

5. 改变稳压电源的电压，重复步骤3-4，记录下不同电压下的光电效应电池的位置和电流值。

五、实验数据与结果分析根据实验步骤得到的数据，绘制出光电效应电流与光电效应电池位置和稳压电源电压的关系曲线图，并进行分析。

根据光电效应方程进行计算，并与实验结果进行对比。

六、实验讨论分析数据的过程中，可以比较不同电池位置、不同电压下测得的电流值，并根据光电效应方程进行计算，以验证实验结果的准确性。

讨论光电效应的应用，并对实验中存在的误差进行分析和讨论。

七、实验总结通过本次实验，我们深刻了解了光电效应的基本规律，并验证了光电效应方程。

同时也了解到了光电效应在实际应用中的重要性。

同时，我们在实验中也发现了一些不确定因素，导致实验数据可能存在一定误差。

文章编号:1005-5630(2002)4/5-0014-04光电效应实验中的误差分析及消除方法侯　春,隋成华,徐来定,高建勋,陈　磊(浙江工业大学电子物理研究所,浙江杭州310014) 摘要:分析了光电效应实验中用反向遏止电压法测量普朗克常数所产生误差的原因,指出可从实验时最佳条件的选取和影响实验精度的几种电流的消除来使得实验结果的误差明显减小。

关键词:光电效应;普朗克常数;最佳条件;电流中图分类号:O 472 文献标识码:AAnalyses and elimination of the measuring errors in photoelectric effect experimentHOU Chun ,SUI Cheng -hua ,X U Lai -ding ,GAO J ian -xun(Resear ch Institute of electro nic Phy sics,Zhejia ng Univ ersity o f T ech no lo gy ,Hang zho u 310014,China ) Abstract :In this paper,the erro rs of m easuring Planck constant in pho to electric effect ex periment a re a naly zed.The errors can be obvio usly reduced by the choices of optimizatio n co ndition and elimina-tion of the sev eral currents influencing ex periment precisio n.Key words :pho to electric effect;Planck co nstant;optimizatio n condition;current1　引　言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。

光电效应普朗克常数测定试验结果分析由步骤五知光栅直径为时，测量结果:知光栅直径为时，测量结果:知光栅直径为时，测量结果:除了第三组数据有问题外，得到较好的测量结果，其测量值与参考值在误差范围内相符;通过本实验，本实验者加深了对光电效应和光的量子性的理解;学得了验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法;测得较为准确普朗克数值(与参考值相符);可以，在知道普朗克常数的前提下，测量光速，或者在知道光速和普朗克常数的前提下，测量未知光的波长;同时，通过对本实验的学习和准备，本实验者，翻阅了一些书籍，了解了许多有关光电效应的历史及光速一定的争论，知道了，在物理领域内要有所建树，必须有敢于创新的物理研究思想和不怕吃苦的准备。

(七)【实验误差分析】、暗电流的影响，暗电流是光电管没有受到光照射时，也会产生电流，它是由于热电子发射、和光电管管壳漏电等原因造成;、本底电流的影响，本底电流是由于室内的各种漫反射光线射入光电管所致，它们均使光电流不可能降为零且随电压的变化而变化。

、光电管制作时产生的影响:()、由于制作光电管时，阳极上也往往溅射有阴极材料，所以当入射光射到阳极上或由阴极漫反射到阳极上时，阳极也有光电子发射，当阳极加负电位、阴极加正电位时，对阴极发射的光电子起了减速的作用，而对阳极的电子却起了加速的作用，所以-关系曲线就和、曲线图所示。

为了精确地确定截止电压，就必须去掉暗电流和反向电流的影响。

以使由I=0时位置来确定截止电压US的大小;制作上的其他误差。

4、实验者自身的影响:(1)从不同频率的伏安特性曲线读到的"抬头电压"(截止电压)，不同人读得的不一样，经过处理后的到曲线也不一样，测出的数值就不一样;()调零时，可能会出现误差，及在测量时恐怕也会使原来调零的系统不再准确。

、参考值本身就具有一定的精确度，本身就有一定的误差。

误差6、理论本身就有一定的误差，例如，1963年Ready等人用激光作光电发射实验时，发现了与爱因斯坦方程偏离的奇异光电发射。

一、 引言当光束照射到金属表面时，会有电子从金属表面逸出，这种现象被称之为“光电效应”。

对于光电效应的研究，使人们进一步认识到光的波粒二象性的本质，促进了光的量子理论的建立和近代物理学的发展。

现在观点效应以及基于其理论所制成的各种光学器件已经广泛用于我们的生产生活、科研、国防军事等领域。

所以在本实验中，我们利用光电效应测试仪对爱因斯坦的方程进行验证，并且测出普朗克常量，了解并用实验证实光电效应的各种实验规律，加深对光的粒子性的认识。

二、 实验原理1. 光电效应就是在光的照射下，某些物质内部的电子背光激发出来形成电流的现象；量子性则是源于电磁波的发射和吸收不连续而是一份一份地进行，每一份能量称之为一个能量子，等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率，即E=h*f （f表示光子的频率）。

2. 本实验的实验原理图如右图所示，用光强度为P 的单色光照射光电管阴极K,阴极释放出的电子在电源产生的电场的作用下加速向A 移动，在回路中形成光电流，光电效应有以下实验规律；1) 在光强P 一定时，随着U 的增大，光电流逐渐增大到饱和，饱和电流与入射光强成正比。

2) 在光电管两端加反向电压是，光电流变小，在理想状态下，光电流减小到零时说明电子无法打到A,此时eUo=1/2mv^2。

3) 改变入射光频率f 时，截止电压Uo 也随之改变，Uo 与f 成线性关系，并且存在一个截止频率fo,只有当f>fo 时,光电效应才可能发生，对应波长称之为截止波长（红限），截止频率还与fo 有关。

4) 爱因斯坦的光电效应方程：hf=1/2m(Vm)^2+W,其中W 为电子脱离金属所需要的功，即逸出功，与2)中方程联立得：Uo=hf/e – W/e 。

光电效应原理图3.光阑：光具组件中光学元件的边缘、框架或特别设置的带孔屏障称为光阑，光学系统中能够限制成像大小或成像空间范围的元件。

简单地说光阑就是控制光束通过多少的设备。

主要用于调节通过的光束的强弱和照明范围。

光电效应实验报告数据一、实验数据1、光源波长365m，孔径5I02410162638537191116143143U-1.95-1.90-1.85-1.80-1.75 -1.70 -1.65 -1.60 -1.55 -1.50 -1.45 -1.40 -1.352、光源波长405m，孔径5I 02511 1928436184 107132 143 143 U -1.50 -1.45 -1.40 -1.35-1.30 -1.25 -1.20 -1.15 -1.10 -1.05 -1.00 -0.95 -0. 903、光源波长436nm，孔径5I 03 101930 496786108132 143 143∪-1.32 -1.27 -1.22 -1.17-1.12 -1.07 -1.02 -0.97 -1.92 -0.87 -0.82 -0.774、光源波长546nm;孔径5I061125345370100123143143U-0.77-0.75-0.73-0.71-0.69-0.67 -0.65 -0.63 -0.61 -0.59 -0.575、光源波长577mm;孔径5I 04 11203347617789 105121 140 143∪-0.65 -0.60 -0.55 -0. 50-0.45 -0.40 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0. 05二、实验结果分析1、由实验得到的优安特性曲线可知，在光电效应中，随着光电管两侧正向电压的增大，光电流增大速度越来越慢，光电流的值逐渐趋于稳定，即饱和光电流。

而随着反向截止电压的增大，光电流逐斩变为零。

而光电流刚好为零时的电压成为反向截止电压。

且波长短的光频率大，对应的光饱和电流的值越大，反向截止电压的值也越大。

2、在光电效应中，光电管的饱和光电流与入射光强成正比，而且当光强相等时，波长越短，频率越大的光，产生的饱和光电流越大。

光电效应物理实验报告光电效应是指当光照射到金属表面时，会释放出电子的现象。

这一现象的发现对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。

本实验通过观察不同波长和强度的光照射下光电效应的变化，以及通过改变不同金属的电动势观察光电效应差异，来进一步研究光电效应的特性和规律。

实验原理：根据光电效应的基本原理，当光照射到金属表面时，光子将激发金属表面的电子，使其从金属中脱离。

这些被脱离的电子称为光电子，可以通过电路传递并测量电流。

光电效应的关键参数包括光电子的最大动能，即光电子的最大速度和光子能量之间的关系。

实验器材：-光电效应实验装置-不同波长和强度的光源-各种金属的电极片-连接线和电流计实验步骤：1.将光电效应实验装置搭建好，并将各种金属的电极片插入不同的插座中。

2.将不同波长和强度的光源接入光电效应实验装置中，并打开电源。

3.分别测量不同波长和强度的光源对不同金属电极片的电流和电压。

4.将实验数据整理，并根据实验数据进行分析和讨论。

实验结果与分析：通过实验观察和数据测量，我们可以得到以下实验结果：1.光电效应的电流密度与光的强度成正比。

当光的强度越大，电流密度越大，说明光子的能量越高，激发出的电子速度越快。

2.光电效应的阈值频率与金属的电动势有关。

不同金属的电动势不同，导致光电效应的阈值频率也不同。

由此可知，金属的特性对光电效应的影响非常重要。

3.光电效应的最大动能与光的频率成正比。

通过改变光源波长，我们可以发现最大动能的变化趋势与光的频率一致。

结论：通过本实验，我们可以得出以下结论：1.光电效应的电流密度与光的强度成正比，说明光子的能量越高，激发出的光电子速度越快。

2.光电效应的阈值频率与金属的电动势有关，不同金属的电动势决定了光电效应的阈值频率不同。

3.光电效应的最大动能与光的频率成正比，通过改变光的波长，可以改变光电子的最大速度。

实验的不确定性：在本实验中，可能存在一些误差和不确定性。

首先，由于实验装置的精度限制和环境干扰，测量的数据可能存在误差。

光电效应实验误差分析
一、背景介绍
光电效应是指当金属或半导体表面受到光照射时，发射出电子的现象。

通过光电效应实验，可以研究光照强度、光频率等因素对光电效应的影响。

然而，在实验过程中，常常会受到各种误差的影响，影响实验结果的准确性和可靠性。

二、实验误差源
1. 光源强度波动
实验中使用的光源可能存在强度波动的情况，导致不同时间点接收到的光信号不同，进而影响电子的发射情况。

2. 测量仪器误差
实验中使用的光电电流计、光强计等仪器有一定的测量误差，会直接影响实验数据的准确性。

3. 电路连接误差
实验中使用的电路连接可能存在接触不良、线路老化等问题，会对实验结果产生影响。

4. 环境因素
实验环境中的温度变化、电磁干扰等因素也会对实验结果产生一定的误差。

三、误差分析方法
1. 校正仪器
在实验前，应对使用的仪器进行校正，尽量减小仪器误差对实验数据的影响。

2. 控制环境
在实验过程中，应尽量控制环境因素的影响，保持稳定的温度和无电磁干扰的环境。

3. 多次重复实验
通过多次重复实验，可以减小由于偶然误差带来的影响，提高实验结果的可靠性。

4. 数据处理
在实验数据处理过程中，应注意排除异常值、进行数据平滑处理等，减小数据误差对结论的影响。

四、结论
光电效应实验误差分析是保障实验数据可靠性和准确性的重要步骤，只有充分考虑各种误差源，并采取相应的措施进行误差分析和处理，才能获得准确的实验结果。

以上就是关于光电效应实验误差分析的相关内容，希望能够帮助您更好地理解光电效应实验中的误差问题。

第1篇一、实验目的1. 了解光电效应的基本规律。

2. 验证爱因斯坦光电效应方程。

3. 掌握用光电效应法测定普朗克常量的方法。

4. 学会用作图法处理实验数据。

二、实验原理光电效应是指当光照射在金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。

这一现象揭示了光的粒子性，即光子具有能量和动量。

爱因斯坦在1905年提出了光量子假说，认为光是由光子组成的，每个光子的能量与其频率成正比。

光电效应方程为：\(E = h\nu - W_0\)，其中 \(E\) 为光电子的最大动能，\(h\) 为普朗克常量，\(\nu\) 为入射光的频率，\(W_0\) 为金属的逸出功。

三、实验仪器与材料1. 光电效应实验仪2. 汞灯3. 干涉滤光片4. 光阑5. 高压灯6. 微电流计7. 电压表8. 滑线变阻器9. 专用连接线10. 坐标纸四、实验步骤1. 将实验仪及灯电源接通，预热20分钟。

2. 调整光电管与灯的距离为约40cm，并保持不变。

3. 用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端连接起来。

4. 将电流量程选择开关置于所选档位（-2V-30V），进行测试前调零。

5. 调节好后，用专用电缆将电流输入连接起来，系统进入测试状态。

6. 将伏安特性测试/遏止电压测试状态键切换到伏安特性测试档位。

7. 调节电压调节的范围为-2~30V，步长自定。

8. 记录所测UAK及I的数据，在坐标纸上绘制UAK-I曲线。

9. 重复以上步骤，改变入射光的频率，记录不同频率下的UAK-I曲线。

10. 根据UAK-I曲线，计算不同频率下的饱和电流和截止电压。

11. 利用爱因斯坦光电效应方程，计算普朗克常量。

五、实验数据整理与归纳1. 不同频率下的UAK-I曲线（附图）2. 不同频率下的饱和电流和截止电压3. 计算得到的普朗克常量六、实验结果与分析1. 根据实验数据，绘制不同频率下的UAK-I曲线，可以看出随着入射光频率的增加，饱和电流逐渐增大，但增速逐渐减小。

设计综合篇——光电效应实验报告姓名：学号班级：新能源121班试验编号：34试验时间：15-16周光电效应实验目的：1）了解光电效应的的实验规律和光的量子性。

2）测定光电效应的伏安特性曲线，验证光电效应第一定律。

3）验证爱因斯坦方程，通过实验测定普朗克常量。

4）比较不同频率光强的伏安特性曲线和遏止电压。

实验仪器：FB807型光电效应测定仪实验原理：当一定频率的光照射到金属表面上时，有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。

从金属表面逸出的电子称为光电子。

实验的示意图如下：图1—电路图图一中，A，K组成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。

当一定频率ν的光照射到由金属材料制成的阴极K上就有光电子逸出金属表面，形成微弱的光电流，若在A,K两端加上加速电压，光电流会加大直到饱和。

那么这些在金属表面的电子又是怎么逸出的呢？爱因斯坦给出了答案：当金属中的电子吸收一个频率为ν的光子时就会吸收他的所有能量hν，如果这些能量大于电子摆脱束缚所需的逸出功W，电子就会从金属表面逸出。

关系式为：hν=½mvv+W此式称为爱因斯坦方程，h为普朗克常量。

½mvv是光电子最大初动能。

由此式可以知道，存在截止频率ν0使hν0刚好等于W，则动能为零。

因而只有ν大于或等于ν0时才能产生光电流。

光电效应第一定律：当光强一定时，光电流随着极间的加速电压的增大而增大并逐渐趋于一个饱和值I，对于不同光强，饱和电流I与入射强度成正比。

如图：图2——同频率不同光强伏安特性遏止电压及普朗克常量的测定：当加速电压为零时，光电流并不为零，这是因为光电子具有初动能，这时只需在极间加上适当大小反向的电压，光电流便会为零，这一电压便称为遏止电压Uc。

此时静电场对光电子所做的功的大小等于初动能。

同一频率不同光强的遏止电压相同，说明光电子的初动能只与入射光的频率和逸出功有关。

实验所用关系式为：½mv=eUc=h ν-W如图：图四—遏止电压与频率关系则普朗克常量：h=e （U1-U2）/（v 1-v 2）实验过程：1）实验前准备。

大物光电效应实验报告大物光电效应实验报告引言光电效应是物理学中一项重要的实验现象，通过对光电效应的研究，我们可以更深入地了解光的本质以及光与物质之间的相互作用。

本次实验旨在探究光电效应的基本原理和规律，并通过实验数据的分析，验证光电效应的一些重要定律。

实验装置和方法实验所用的装置包括光电效应实验装置、光源、电压表、电流表等。

首先，我们将实验装置搭建好，并保证光源的稳定性。

然后，通过调节光源的强度和距离，观察光电效应的变化规律。

在实验过程中，要注意保持实验环境的稳定，避免外界因素对实验结果的干扰。

实验结果与分析在实验过程中，我们记录下了光电效应的相关数据，并进行了数据分析。

实验结果显示，当光源强度增加时，光电流也随之增加，这与光电效应的基本原理相符。

此外，我们还发现，当光源距离光电池越近时，光电流也越大，这说明光电效应与光的强度和入射角度有关。

根据实验结果，我们可以得出结论：光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属中的自由电子被激发并逸出金属表面，形成光电流的现象。

光电效应的产生与光的频率、光的强度以及金属的性质有关。

当光的频率超过一定阈值时，光电效应才会发生。

此外，光电效应的光电流与光的强度成正比，与光的频率无关。

进一步地，我们可以通过实验数据计算出光电效应的截止频率，即当光的频率小于截止频率时，光电效应不会发生。

通过实验数据的处理，我们得到了一条直线，通过截止频率的计算，我们可以得到该直线与频率轴的交点，即为截止频率。

这个实验结果与理论值相符合，验证了光电效应截止频率的计算方法。

实验的局限性和改进在本次实验中，我们只考虑了光的频率和光的强度对光电效应的影响，而未考虑其他因素。

实际上，光电效应还与金属的性质、光的入射角度等因素有关。

因此，为了更全面地了解光电效应，可以进一步研究这些因素对光电效应的影响。

此外，在实验中，我们使用了近似理想的光源和光电池，这可能会对实验结果产生一定的误差。

为了提高实验的准确性，可以采用更精确的光源和光电池，并进行多次实验取平均值，以减小误差。

吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报Vol .26 No .6 Dec .2009第26卷 第6期2009年12月Journal of Jilin Institute of Architecture & Civil Engineering 光电效应测量普朗克常数的方法及误差分析宋 晓 东（吉林建筑工程学院基础科学部，长春 130021）摘要：介绍了光电效应实验中通过确定截止电压测量普朗克常数的方法，并分析了实验中产生误差的原因，指出减小误差的方法.关键词：光电效应；普朗克常数；截止电压中图分类号：O 433 文献标识码：A 文章编号：1009-0185（2009）06-0096-03Method and Error Analysis of Measuring Plank’s Constant by Photoelectric effectSONG Xiao -dong(Department of Basic Science, Jilin Institute of Architecture and Civil Engineering, Changchun,China 130021)Abstract : The paper introduced the method of measuring Plank’s constant by determining the cut-off voltage in photoelectric effect experiment. The reasons that cause deviations in the experiment are analyzed and some solutions are suggested as well.Keywords : photoelectric effect; Plank’s constant; cut-off voltage0 引言如今光电效应已经广泛地应用于各个科技领域.利用光电效应制作的光电器件如光电管、光电池等已成为生产和科研中不可缺少的器件.光电效应测量普朗克常数实验是大多数院校必开的近代物理实验之一.在不同的院校中，使用的普朗常数测定仪在学生测量普朗克常数)(h 的过程中可以采取不同的方法，但普朗克常数)(h 的测定值与公认值(h ＝6.626×10-34JS）之间存在较大误差.笔者通过介绍不同的测定方法，分析了误差产生的原因及消除方法.1 实验原理光电效应实验的原理图如图 1 所示，图中，GD为光电管；K为光电管阴极，A为光电管阳极；G 为微电流计，v 为数字电压表；R为滑线电阻器.调节滑线变阻器可使光电管阳极与阴极获得一连续变化的电压，当光照射到光电管的阴极时，阴极释放的光电子在电场作用下向阳极迁移，并且在回路中形成光电流.光电效应有如下实验规律：（1）当光强一定时，随光电管两端电压U AK 的增大，光电流趋于一饱和值(I S )——饱收稿日期：2009 - 04 - 20.作者简介：宋晓东(1969～)，男，吉林省长春市人，讲师.图 1 光电效应实验原理第6期9 和光电流，对于不同的光强，饱和光电流与光强成正比[1].（2）当光电管两端加反向电压时，光电流迅速减小，但不立即降为零.直到反向电压达到某一值U 0时，光电流为零，U 0称为截止电压.这种现象表明从阴极逸出具有最大动能的光电子被反向电场阻档，即 12 mv 2max ＝eU 0 （1）实验表明光电子的最大动能与入射光强度无关，只与入射光频率有关.（3）改变入射光频率v 时，截止电压U 0也随之改变，且U 0与v 成线性关系，如图2所示.实验表明，无论入射光多强，只有当射光频率v 大于v 0（截止频率）时才能发生光电效应[2].由爱因斯坦的光电效应方程：hv ＝ 12 mv 2max ＋W （2）式中，hv 为金属中电子从入射光中吸收一个光子的能量，12mv 2max 为电子从金属表面逸出时所具有的初动能；W 为该种金属的逸出功.将（1）式代入（2）式，且v ≥v 0时，爱因斯坦光电效应方程可改为：U 0＝h e （v －v 0） 2 实验仪器普朗克常数实验仪（LB－PH 3 A型）如图 3 所示，包括汞灯、滤色片、光电管、测试仪.实验时所用入射到光电管阴极的单色光，是从高压汞灯光谱中由滤色片过滤得到.其波长分别为365.0 nm，404.7 nm，435.8 nm，546.1 nm和578.0 nm.光电管光谱响应范围为，微电流放大器的电流测量范围为10-6A～10－13A，光电管工作电源电压调节范围分 -2 V～＋2 V 和 -2 A～20 A 两档.3 实验方法3.1 通过测量光电管的伏安特性曲线求普朗克常数（拐点法）调整光源到光电管接收装置的距离，选择一定的光阑（可从2 mm，4 mm和8 mm中选择一种），分别选择 65.0 nm，404.7 nm，435.8 nm，546.1 nm 和 578.0 nm 的滤色片，从低到高调节电压，记录微电流放大器所显示的电流值，以电流为纵坐标，电压为横坐标，作出不同频率的伏安特性曲线（5条），从伏安特性曲线中找出每条谱线的“抬头电压”（随电压缓慢增加电流有较大变化的横坐标），再以记录的电压值的纵坐标，以相应谱线频率为横坐标作出截止电压与入射光频率之间关系曲线（为一直线），求出该直线斜率 k 可用 h ＝ e k 求得普朗克常数，其中，e 为电子电量（e ＝1.602×10-19C ）.3.2 零电流法在方法 3.1 的测量中，直接将各谱线照射测得的电流为零时，所对应的电压作为截止电压，作出截止电压与频率的关系曲线，求斜率 k ，从而求得普朗克常数 h .3.3 补偿法在方法 3.2 中，调节电压使电流为零后，保持电压不变，遮挡住汞灯光源，此时测得的电流 I，重新图 3 普朗克常数实验仪图2 截止电压与频率关系曲线宋晓东：光电效应测量普朗克常数的方法及误差分析吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报第26卷9，作截止电压与频率关系曲线，让汞灯照射光电管，调节电压使电流值为I，将此时电压作为截止电压U确定斜率k，从而求得普朗克常数h.4 误差分析与排除4.1 暗电流与本底电流暗电流是指在完全没有光照射光电管的情形下，由于阴极本身热电子发射等原因产生的光电流.本底电流则是由于外界各种漫反射光照射到光电管上所产生的光电流.这两种电流将给实验带来系统误差，可采用系统误差的修正方法加以消除.实测中，暗电流的数量级较实测电流数量级小得多，可以忽略.4.2 阳极反向电流在光电管的制作过程中，阳极不可避免地被阴极材料所沾染，在光照下，被沾染的阳极也会发射电子，即形成阳极反向电流.因此，实测电流是阴极电流和阳极电流的叠加.这会给截止电压的确定带来困难，实验中为减小阳极反向电流的影响，可以选择较小孔径的光阑（如2mm），它可以使入射光有效地照射阴极又能屏蔽照射到阳极的光线.实验中采用2mm光阑和8mm光阑测得普朗克常数与公认值的相对误差可以相差0.5%.4.3 光源的单色性选择一组高性能的滤色片，可以保证测量一组谱线时无其它谱线的干扰，避免谱线相互干扰带来的测量误差.4.4 光源与光电管接收装置之间的距离光源与光电管接收装置之间的距离太远，会使光电流过小，降低微电流检流计的灵敏度，距离太近，又容易使光电管阴极疲劳，实验中选择合适的接收距离可以减少误差[3].在对LB－PH3A型普朗克常数测定仪进行测试比较，在其它条件相同的情况下，选择最佳的接收距离为30cm.5 结论在光电效应测定普朗克常数实验中，选择LB－PI3A型光电效应实验仪，在实验方法上分别可采用拐点法、零电流法和补偿法.在3种方法中，通过测量光电管的伏安特性求普朗克常数（h）的拐点法难于操作，实验中误差亦较大.补偿法尽量消除了暗电流和杂散光产生的电流对实验结果的影响，方法简单而有效，误差较小.另外，在选择相同的实验方法基础上，应考虑到光阑及光电管接收距离对实验结果的影响.参 考 文 献[1] 丁慎训，张孔时. 物理实验教程[M].北京：清华大学出版社，1992.[2] 任隆良，谷晋骐. 物理实验[M].天津：天津大学出版社，2003.[3] 侯 春，隋成华，徐来定等. 光电效应实验中的误差分析及消除方法[J].光学仪器，2002(5)：14-17.。

北京科技大学实验报告光电效应实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。

改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。

1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。

从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。

2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。

3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：4)对于截止频率V0与频率的关系图如下所示。

V0与成正比关系。

当入射光的频率低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。

5）光电流效应是瞬时效应。

即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。

实验内容及测量：1将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。

从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以其绝对值作为该波长对应的值，测量数据如下：波长/nm365404.7435.8546.1577频率/8.2147.408 6.897 5.49 5.196截止电压/V 1.679 1.335 1.1070.5570.434频率和截止电压的变化关系如图所示：由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988所以:h/e=0.4098×,当y=0，即时，，即该金属的截止频率为。

也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。

根据线性回归理论：可得：k=0.40975，与EXCEL给出的直线斜率相同。

我们知道普朗克常量,所以，相对误差：2测量光电管的伏安特性曲线1）用435.8nm的滤色片和4mm的光阑实验数据如下表所示：435.8nm4mm光阑I-V AK的关系V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I V AK I 0.040 1.90.858 4.2 2.3009.3 6.60019.512.00027.322.00035.8 0.089 2.10.935 4.4 2.50010 6.80019.912.50027.722.70036.2 0.151 2.3 1.096 4.9 2.70010.67.20020.513.00028.324.10037 0.211 2.4 1.208 5.3 2.90011.17.80021.514.20029.425.70037.9 0.340 2.7 1.325 5.6 3.200128.7002315.00030.126.80038.30.395 2.9 1.468 6.1 3.80013.99.10023.616.10031.127.50038.7 0.470 3.1 1.637 6.7 4.20014.89.80024.616.60031.629.50039.5 0.561 3.3 1.7797.2 4.90016.410.20025.117.50032.330.90040.1 0.656 3.6 1.9307.8 5.40017.410.70025.818.600330.725 3.8 2.0008.3 6.10018.711.10026.319.60033.72）用546.1nm的滤光片和4mm的光阑数据如下表所示：546.1nm4mm光阑I-V AK的关系V AK I V AK I V AK I V AK I0.3 1.3 5.99.113.213.023.815.91.02.6 6.89.814.113.325.316.11.4 3.47.610.415.113.726.416.51.8 4.18.210.816.114.027.216.62.2 4.98.811.117.114.228.016.72.8 5.79.811.617.814.428.916.73.2 6.310.011.918.914.729.716.83.97.111.412.319.714.930.716.94.37.612.112.620.115.031.217.04.98.212.712.920.915.2作两种情况下，光电管得伏安特性曲线：Z实验4.3光电效应和普朗克常数的测量1887年德国物理学家H.R.赫兹发现电火花间隙受到紫外线照射时会产生更强的电火花。

光电效应【实验目的】（1）了解光电效应的规律，加深对光的量子性的认识。

（2）测量普朗克常量h。

【实验仪器】ZKY-GD-4光电效应实验仪，其组成为：微电流放大器，光电管工作电源，光电管，滤色片，汞灯。

如下图所示。

【实验原理】光电效应的实验原理如图1所示。

入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移构成光电流，改变外加电压，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。

光电效应的基本实验事实如下：（1）对应于某一频率,光电效应的I-关系如图2所示。

从图中可见，对一定的频率，有一电压U0,当≦时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压U0，被称为截止电压。

(2)当≧后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P 成正比。

(3)对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图3所示。

(4)截止电压U0与频率的关系如图4所示，与成正比。

当入射光频率低于某极限值（随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。

(5)光电效应是瞬时效应。

即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即有光电子产生，所经过的时间至多为秒的数量级。

按照爱因斯坦的光量子理论，光能并不像电磁波理论所想象的那样，分布在波阵面上，而是集中在被称之为光子的微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）的概念，频率为的光子具有能量E = h，h为普朗克常数。

当光子照射到金属表面上时，一次被金属中的电子全部吸收，而无需积累能量的时间。

电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，余下的就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：（1）式中，A为金属的逸出功，为光电子获得的初始动能。

由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流，直至阳极电位低于截止电压，光电流才为零，此时有关系：（2）阳极电位高于截止电压后，随着阳极电位的升高，阳极对阴极发射的电子的收集作用越强，光电流随之上升；当阳极电压高到一定程度，已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极，再增加时I不再变化，光电流出现饱和，饱和光电流的大小与入射光的强度P成正比。

光电效应测普朗克常数实验中的误差分析作者：胡晓娟卢兆林来源：《新教育时代》2014年第21期摘要：光电效应测普朗克常数是目前各高校必开的近代物理实验之一，通过该实验学生可以深入理解爱因斯坦光电方程以及物质的波粒二象性和能量交换量子化的规律。

本文分析了利用光电效应实验仪，采用零电流法测量不同频率入射光对应的截止电压，并通过对测量结果进行线性拟合得到普朗克常数。

文中从实验仪器自身、实验操作步骤及数据处理方法等三个方面分析了产生误差的原因。

关键词：光电效应普朗克常数误差分析一、引言1887年德国物理学家赫兹在做电磁波实验时意外地观察到了光电效应现象，即物质（主要是金属）在光的照射下释放电子的现象。

1905年，爱因斯坦引入光量子理论，并给出了光电效应方程，成功地解释了光电效应的全部实验规律。

目前人们已经根据光电效应原理制成了光电管、光电池、光电倍增管等光电元器件，并且还在不断开辟新的应用领域，因此光电效应实验和光量子论在物理学的发展中具有深远的意义。

普朗克常数（公认h=6. 626 0 693×10-34）是自然界中一个很重要的普适常数，它联系着微观世界普遍存在的波粒二象性和能量交换量子化的规律，利用光电效应测量普朗克常数是各高校必开的近代物理实验之一[1-3]。

目前大多数院校使用ZKY-GD-4智能光电效应（普朗克常数）实验仪，采用零点法测量不同频率入射光对应的截止电压[4]，然后利用最小二乘法对所测数据进行曲线拟合[5]，从而得到普朗克常数。

本文从实验仪器自身、实验操作步骤及数据处理方法三个方面分析了产生误差的原因。

二、光电效应测普朗克常数1.实验原理按照爱因斯坦的光量子理论，光能是集中在光子上，频率为λ的光子具有能量E=hv，h为普朗克常数。

当光子照射到金属表面上时，能量被金属表面的电子全部吸收，电子把该能量的一部分用来克服金属表面对它的束缚力做功A（逸出功），其余能量变为电子离开金属表面后的动能（1/2）mv02（初动能）。

光电离实验中的技巧和误差分析光电离实验是研究光电效应的一种重要手段，广泛应用于物理、化学等领域。

然而，光电离实验中常常会出现一些不可避免的技巧和误差问题。

本文将从实验技巧和误差分析两个方面进行探讨。

一、实验技巧1. 光源选择光源的选择是光电离实验中的关键因素之一。

一般来说，激光光源是比较理想的选择，因为激光光源具有较高的光强和较窄的频谱宽度。

同时，根据实验需求选择不同波长的激光光源，可以得到不同能量的电子。

2. 光电离样品制备光电离样品的制备需要注意光电离截面的大小和样品的纯度。

为了获得准确的实验结果，应尽量选择高纯度的样品，并采取合适的方法进行处理，以减少杂质和表面缺陷对实验结果的影响。

3. 实验装置调整在进行光电离实验时，实验装置的调整也是至关重要的。

首先需要保证光束的稳定性和准直性，使得光束在进入离子探测器之前能够保持一定的横向和纵向分辨率。

其次，要根据离子信号的强度和能量分布调整实验装置，以获得最佳的实验结果。

二、误差分析光电离实验中常常伴随着一些误差，这些误差可能来自于实验设备、光源、样品和数据采集等方面。

对这些误差进行合理的分析和评估，有助于提高实验的准确性和可靠性。

1. 光源能量测量误差光源的能量测量误差可能影响到光电离实验的结果。

为了减小这一误差，可以采用辐射剂量计进行能量校准，并在实验过程中及时监测和调整光源的输出功率。

2. 离子探测器误差离子探测器的灵敏度和分辨率对于实验结果的准确性至关重要。

离子探测器的灵敏度可以通过标定的方法进行校正，以减小测量误差。

同时，要保证离子探测器在实验过程中的稳定性，避免因温度、湿度等因素变化而导致的误差。

3. 数据处理误差在光电离实验中，数据的采集和处理也可能引入误差。

为了减小数据处理误差，可以采用自动化数据采集和处理系统，并进行合理的数据滤波和平滑处理。

此外，对实验数据进行多次重复测量，可以提高数据的准确性和可靠性。

总结起来，光电离实验中的技巧和误差分析是实验研究中非常重要的一环。