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。