光电效应测普朗克常数实验报告(华师版)
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用光电效应测普朗克常数实验报告光电效应是指当光照射到金属表面时,金属会产生电子的现象。
这一现象的发现为量子物理学的发展提供了重要的实验依据,其中普朗克常数的测量是光电效应的一个重要应用。
本实验旨在利用光电效应测定普朗克常数,并通过实验数据进行分析和讨论。
实验仪器和材料:1. 光电效应实验装置。
2. 汞灯。
3. 光电管。
4. 电压表。
5. 电流表。
6. 薄金属板。
7. 直尺。
8. 卷尺。
9. 计时器。
实验步骤:1. 将汞灯放置在实验台上,调整灯的位置和倾斜角度,使其光线垂直照射到光电管的光敏表面。
2. 将光电管的阳极和阴极与电压表和电流表相连,调整电压表和电流表的量程。
3. 用直尺和卷尺测量光电管到汞灯的距离,并记录下来。
4. 打开汞灯,调整电压和电流,使光电管发射出最大电流。
5. 用计时器记录下从光电管发射电子到电流稳定的时间,重复多次实验,取平均值。
实验数据处理:1. 根据实验数据,绘制出光电管电流与电压的曲线图。
2. 利用实验数据和曲线图,计算出光电管的阈频和最大动能电压。
3. 根据阈频和最大动能电压,利用光电效应的基本方程,计算出普朗克常数的数值。
实验结果分析:根据实验数据和计算结果,我们得到了普朗克常数的近似值,并与理论值进行比较。
通过对比分析,我们可以得出实验结果的可靠性和准确性。
同时,我们也可以探讨实验中可能存在的误差来源,并提出改进的建议。
实验结论:通过本次实验,我们成功利用光电效应测定了普朗克常数,并得到了较为准确的实验结果。
同时,我们也对光电效应的基本原理和实验方法有了更深入的理解。
这一实验为量子物理学的研究提供了重要的实验数据和参考依据。
总结:本实验通过测定光电效应,成功测定了普朗克常数,并对实验结果进行了充分的分析和讨论。
通过本次实验,我们不仅获得了实验数据,还加深了对光电效应和普朗克常数的理解,为量子物理学的研究和应用提供了重要的实验基础。
光电效应测普朗克常量实验报告-普朗克常量-光电实验目的:通过光电效应实验,测量普朗克常量,并了解光电效应的基本原理和应用。
实验仪器:1.光电效应实验装置2.数字多用表实验原理:光电效应是指在一些金属或半导体表面,当被光照射时,由电子被激发而跃出表面,这种现象叫做光电效应。
光子作为能量的微粒,具有一定的能量和频率,当光子的能量大于金属的功函数时,光子与金属表面相交作用,使金属中的自由电子受到激发而跃出,形成光电子。
当光子能量高于功函数时,电子可以跃出金属表面,这种现象叫做外光电效应或费米面以下的光电效应,而当光子能量低于功函数时,电子无法跃出金属表面,这种现象叫做内光电效应或费米面以上的光电效应。
符号说明:V:加速电压I:光电管输出电流f:光的频率h:普朗克常量e:元电荷K:逸出功h/e:比值实验步骤:1.打开实验室电源,并打开实验箱。
2.将吸收电压V0设为0。
3.用计时器和万用表分别测量导线的电位和当前的电流。
4.调节汞灯的极间距离,在一定距离范围内改变电压V,测量需要满足条件:I<I饱和,且I随V的增大呈线性变化。
5.采取多点法,测量下表中不同频率下的V。
f(Hz) V(V) I(mA)5.0*10^146.0*10^147.0*10^148.0*10^149.0*10^1410.0*10^146.根据数据作出电流随电压变化的连接线。
7.读取截距,算出逸出功。
I-V直线方程:I=K/h*(V-V0)8.根据逸出功和电压差,计算出普朗克常量。
h=f(K/e+V0/e)/I=f*(K/e+V0/e)/I实验结果记录:根据实验得到的数据,通过计算绘制I-V曲线,求出逸出功K,进而计算普朗克常量h,数据记录如上表。
实验误差分析:实验误差来源主要有电压、电流与频率的测量误差。
在实验过程中,可能存在测量设备的误差,增加了实验的误差。
实验结论与意义:本次实验通过测量光电效应,在一定范围内对金属的光电效应进行了测量,求出逸出功K和普朗克常量h。
光电效应测普朗克常数实验报告
实验目的:
通过光电效应实验测量普朗克常数h。
实验原理:
光电效应是指当光照射到金属表面时,如果光的能量大于金属的解离能,就会发生光电子的发射现象。
根据爱因斯坦的光量子假设,光可以看作是一束由多个粒子组成的光子流,而每个光子的能量E与光的频率f之间满足E = hf。
根据光电效应的
现象和爱因斯坦的理论,可以得出以下公式:
eφ = hf - W,其中eφ为光电子的最大动能,hf为光子的能量,W为金属的解离能。
根据上述公式,如果将金属的解离能W确定,通过测量光电
子的最大动能eφ和光的频率f,可以求得普朗克常数h。
实验步骤:
1. 将光源照射到金属板上,通过调节光源的频率f,找到使得
光电子产生最大动能的频率。
2. 使用电压源对金属板进行逆向电流加速,直到将光电子阻止,记录此时电压V。
3. 根据公式eφ = eV,求得光电子的最大动能eφ。
4. 根据测得的频率f和最大动能eφ,利用公式E = hf和eφ =
hf - W,求得普朗克常数h。
实验结果与分析:
根据测量数据和实验步骤,得到最大动能eφ和频率f之间的
关系图。
通过图形的斜率即可得到普朗克常数h的值。
实验误差:
实验中可能会存在一些误差,如金属板的污染、光源的不稳定性等。
为了减小误差,可以进行多次测量取平均值,并做数据处理和误差分析。
实验结论:
通过光电效应实验测量,得到了普朗克常数h的值。
光电效应测普朗克常数实验报告
通过光电效应实验测量普朗克常数。
实验仪器和材料:
1. 光电效应实验装置:包括一束单色光源、一个光电池、一个电压源、一个微安表和一个电阻箱。
2. 改变光源的波长的装置:包括一个光栅和一个转动装置。
3. 连接电路的导线和接线板。
实验原理:
光电效应是指当光线照射到金属表面时,金属表面的电子受到光的能量的激发,从而离开金属表面成为自由电子的现象。
实验中,使用光电池测量光电流和光电压,通过改变光源的波长,可以得到光电流和光电压与波长的关系,从而得到普朗克常数。
实验步骤:
1. 将实验装置中的光栅装置安装好,将一束单色光通过光栅分光,然后照射到光电池上。
2. 调整转动装置,改变光源的波长,记录下光电流和光电压的数值。
3. 重复步骤2,测量不同波长下的光电流和光电压数据。
实验数据处理和分析:
根据实验得到的光电流和光电压数据,可以绘制光电流与波长和光电压与波长的关系曲线。
通过分析曲线的斜率和截距,可以得到普朗克常数的估计值。
实验结果和讨论:
根据实验得到的光电流与波长和光电压与波长的关系曲线,可以通过线性拟合的方法得到斜率和截距。
根据普朗克方程,可以确定普朗克常数的估计值。
然后与理论值进行对比,讨论实验误差和改进方法等。
结论:
通过光电效应实验测量得到普朗克常数的估计值,并与理论值进行对比,验证了普朗克方程的正确性。
实验结果与理论值的差异可以通过改进实验装置和方法来减小误差。
该实验方法可用于教学中的实践教学和科学研究中的常数测量。
光电效应测普朗克常数实验报告光电效应是指当光照射到金属表面时,如果光的频率大于一定值,就会有电子从金属表面逸出的现象。
这一现象的发现和研究对于理解光的本质和量子论的建立具有重要意义。
而测量光电效应中的普朗克常数,则可以为量子力学的研究提供有力的支持。
普朗克常数是指在光电效应中,光子的能量与光的频率之间的关系。
根据普朗克常数的定义,光的能量E等于光子的能量hv,其中h为普朗克常数,v为光的频率。
测量普朗克常数的实验方法之一就是通过光电效应来实现。
在普朗克常数的测量实验中,我们首先需要准备一块金属样品,并将其放置在真空室内。
然后,我们使用一个光源来照射金属样品,并通过调节光的频率来观察光电效应的发生。
当光的频率超过一定值时,我们会观察到金属样品上出现电子的逸出现象。
接着,我们可以通过测量逸出电子的动能来确定光的频率。
根据经典物理学的理论,逸出电子的动能应该等于光的能量减去金属的逸出功。
逸出功是指克服金属表面束缚电子所需的最小能量。
通过测量逸出电子的动能和光的频率,我们可以得到光的能量,从而计算出普朗克常数。
在实验过程中,我们需要注意一些细节。
首先,金属样品应该是纯净的,以确保实验结果的准确性。
其次,光源的频率应该可以连续调节,并且能够达到一定的精度。
最后,实验过程中应该保持真空室的良好密封,以避免外界因素的干扰。
通过测量多组不同频率下的逸出电子动能,我们可以绘制出光的能量和频率之间的关系曲线。
根据这个曲线,我们可以得到普朗克常数的数值,并与理论值进行比较。
总结起来,光电效应测普朗克常数的实验是一项重要的实验,它为我们理解光的本质和量子论的建立提供了有力的支持。
通过测量光的能量和频率之间的关系,我们可以计算出普朗克常数,并与理论值进行比较。
这一实验的结果对于量子力学的研究具有重要的意义。
运用光电效应测量普朗克常数实验报告以运用光电效应测量普朗克常数实验报告为标题摘要:本实验通过测量光电效应中的最大动能以及光的频率,利用普朗克的光子假设,从而计算出普朗克常数h。
实验结果与理论值较为接近,验证了光电效应和普朗克理论的可靠性和准确性。
引言:光电效应是物质受到光照射后所产生的电子发射现象。
根据经典物理学,光的能量应该是连续分布的,然而实验结果却显示出电子的动能与光的频率有关,而与光的强度无关。
为了解释这一现象,普朗克提出了光子假设,即光的能量是由一束束离散的光子组成的,每个光子的能量为E = hf,其中h为普朗克常数,f为光的频率。
本实验旨在通过测量光电效应中的最大动能和光的频率,来计算普朗克常数h。
实验装置和原理:本实验主要使用的装置有:光电效应实验仪、光源、电压源、微电流计等。
实验中,通过改变光源的频率和电压源的电压,测量出光电效应的最大动能和光的频率,然后利用光子假设的公式E = hf,计算出普朗克常数h。
实验步骤:1. 搭建实验装置:将光电效应实验仪连接好,并调节光源的位置和光强度。
2. 测量光的频率:通过光的干涉和衍射实验,测量出光的频率f。
3. 测量光电效应的最大动能:调节电压源的电压,使得微电流计指针达到最大值,记录此时的电压值U。
4. 数据处理:利用光子假设的公式E = hf,将测得的光的频率f和最大动能K,代入计算普朗克常数h。
实验结果和讨论:通过实验测量得到的最大动能和光的频率,计算得到普朗克常数h 的值为x。
该值与理论值相比较接近,误差在可接受范围内。
实验结果验证了光电效应和普朗克理论的可靠性和准确性。
结论:通过本实验,我们成功利用光电效应测量了普朗克常数h,并得到了与理论值较为接近的结果。
光电效应实验是验证普朗克理论的重要实验之一,其结果对于理解光的本质和光子假设的正确性具有重要意义。
用光电效应测普朗克常数实验报告一、实验目的本实验旨在通过光电效应测量普朗克常数。
二、实验原理光电效应是指当金属表面受到光照射时,会发射出电子的现象。
根据经典物理学,当金属表面受到光照射时,电子会吸收能量而获得动能,直到能量大于或等于逸出功时才能从金属表面逸出。
但实际上,在某些情况下,即使光的频率很低,也会有电子发射的现象。
这一现象无法用经典物理学解释,只有引入量子理论才能解释。
根据量子理论,当金属表面受到光照射时,光子与金属中的电子相互作用,并将一部分能量转移给了电子。
如果这部分能量大于逸出功,则电子可以从金属表面逸出。
此时,逸出的电子所具有的最大动能为:Kmax = hf - φ其中h为普朗克常数,f为入射光的频率,φ为金属的逸出功。
因此,在已知入射光频率和逸出功的情况下,可以通过测量逸出电子的最大动能来确定普朗克常数。
三、实验器材1. 光电效应实验装置2. 单色光源3. 金属样品(锌或铜)4. 电子学计数器四、实验步骤1. 将金属样品安装在光电效应实验装置上,并将单色光源对准金属表面。
2. 调整单色光源的频率,使得逸出电子的最大动能可以被测量。
3. 测量逸出电子的最大动能,并记录下入射光的频率和金属的逸出功。
4. 重复以上步骤,测量多组数据。
5. 根据测得的数据,计算普朗克常数。
五、实验注意事项1. 实验过程中要注意安全,避免直接观察强烈的单色光源。
2. 测量逸出电子最大动能时,要保证其他条件不变,如入射光强度和逸出功等。
3. 测量多组数据可以提高结果的准确性。
六、实验结果与分析根据测得的数据,可以计算出普朗克常数。
假设入射光频率为f,逸出功为φ,逸出电子的最大动能为Kmax,则普朗克常数为:h = Kmax / (f - φ)通过多次实验可以得到多组数据,计算出的普朗克常数应该是相近的。
如果存在较大偏差,则需要重新检查实验步骤和仪器是否有问题。
七、实验结论本实验通过光电效应测量了普朗克常数。
用光电效应测普朗克常数实验报告实验报告:用光电效应测普朗克常数引言:光电效应是物理学中的一个重要现象,它是描述光与物质相互作用的过程。
自从爱因斯坦在1905年引入了光量子假说,人们便开始对光电效应进行研究。
光电效应的发现不仅对量子物理学的发展产生深远影响,而且也对现代科技产生了广泛而深刻的影响。
在本次实验中,我们将通过用光电效应测普朗克常数的方法,来进一步认识光电效应,探索物质与光之间的相互作用。
实验原理:光电效应的基本原理是:当某些物质被光照射时,会产生电子的发射现象。
这些电子束通常称为光电子或光电子流,而其动能与光子电量成正比。
光电电子与光子的最小能量差称为光电效应的阈值,此阈值可以用来确定入射光子的能量。
普朗克常数是一个物理学常数,表示为h,与光学现象息息相关,其值上测量到为6.626 x 10-34 J.s。
实验步骤:1. 把光源放在一定的距离之外,使其照射在光电池上。
2. 调整光源的照射角度,使得光线垂直于光电池的金属表面。
3. 在光电池的电路中增加一个电阻,以便于读取电流值。
4. 测量电流和电压的值,同时记录这些值的不同组合情况。
5. 在实验室里制作一个光电池,用它来测定普朗克常数。
结果分析:有了上述步骤,我们就可以测量光电效应的电浆流,并且利用它来计算光子的动能。
在实验室里,我们可以通过不同波长、不同频率的光来测量光电效应的电流强度,然后根据Planck公式计算普朗克常数。
实验结果表明,我们成功地测量了普朗克常数,并验证了光电效应的基本原理。
结论:本实验通过对光电效应测量,成功获得了普朗克常数的测定结果,并借此认识了光电效应的基本原理。
这些结果对我们理解和利用物质与光之间的相互作用具有重要的意义,同时也为我们探索现代科技的新研究提供了新的方法和思路。
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。
实验二十五用光电效应法测普朗克常量从19世纪以来,人们对光电效应现象的研究,曾对量子理论的发展起过重要的推动作用。
美国著名物理学家密立根经过十年的努力,终于用实验验证的爱因斯坦的光电效应方程,首次利用光电效应法测定了普朗克常数。
根据光电效应制成的光电器件,在现代科学技术中有着广泛的应用。
例如,将光讯号转换成电讯号的光电管广泛应用于光电自动控制、传真电报、电视录像等设备中。
[实验目的]1.了解光的量子性及光电效应的基本概念。
2.测定光电管的伏安特性曲线。
3.验证爱因斯坦光电效应方程,测量普朗克常数。
[实验仪器]GP-1型普朗克常数测定仪由高压汞灯,光电管,滤色片和微电流放大器等四部分组成。
[实验原理]当一束入射光照射在金属表面时,金属内部的电子会从表面逸出。
我们称这一物理现象为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
早在19世纪末叶,德国物理学家赫兹在实验验证麦克斯韦电磁理论所预言的电磁波是否存在时,就意外地发现了这一现象。
随后,人们对它进行了大量的实验研究并总结出了一系列实验规律:(1)光电发射率(光电流)与光强成正比;[图4-25-2(a)(b)];时,不(2)光电效应存在一个阀频率(或称截止频率),当入射光的频率低于某一阀值论光强度如何,都没有光电子产生[图4-25-2(c)];(3)光电子的动能与光强无关,但与入射光的频率成正比;[图4-25-2(d)];(4)光电效应是瞬时效应,一经光线照射,立刻产生光电子。
以上这些规律都无法用当时为人们所熟知的光的电磁理论来加以解释。
1905年爱因斯坦提出了“光电子”的 假设,从而成功的解释了光电效应的各项基本规律,使人们对光的本性有了一新的飞跃。
按照这个理论,光能并不像波动理论认为的那样连续分布在波阵面上,而是以光量子的形式一份份地向外传递。
对于频率为ν的光波,每个光子的能量为νεh = (h=6.626×10s j 34⋅-)当频率为ν的光照射金属时,光字与电子碰撞,光子把全部能量传递给电子。
一、光电效应
光电效应示意图
光电效应是指物质吸收光子(photon)并激发出自由电子的行为。
当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子(electron),发射出来的电子叫做光电子(photoelectron)。
当光子把光电子弹出时,光子本身已经没有能量了。
由公式所
推:。
光的波长需小于某一临界值(相等于光的频率高于某一临界值)
时方能发射电子,其临界值即为极限频率和极限波长,频率满足。
临界值取决于
金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度,这一点无法用光的波动性解释。
根据光的波动理论,光的能量仅与光强有关。
还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。
可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论
强弱,电子的产生都几乎是瞬时的,不超过秒。
正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。
这种解释为爱因斯坦所提出。
内光电效应
内光电效应是光电效应的一种,主要由于光量子作用,引发物质电化学性质变化。
内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
光电导效应:当入射光子射入到半导体表面时,半导体吸收入射光子产生电子空穴对,使其自生电导增大。
光生伏特效应:当一定波长的光照射非均匀半导体(如PN结),在自建场的作用下,半导体内部产生光电压。
外光电效应
外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。
当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子,发射出来的电子叫做光电子。
光的波长需小于某一临界值(相等于光的频率高于某一临界值)时方能发射电子,其临界值即极限频率和极限波长。
临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而非光的强度,这一点无法用光的波动性解释。
还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。
可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,电子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。
正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。
这种解释为爱因斯坦所提出。
光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论及波粒二象性起了根本性的作用。
二、普朗克常数(重要性)
普朗克常数记为,是一个物理常数,用以描述量子大小。
在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。
这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率。
三、测量普朗克常量h的其它方法
1、光电效应法(补偿法、零电流法、拐点法)
2、X 射线光电效应法
3、X 射线原子游离法
4、黑体辐射计算法
5、电子衍射法
6、康普顿波长移位法
7、X 射线连续谱短波限法
8、电子- 正电子对湮没辐射法
9、1962 年由约瑟夫森提出的测定2 e/ h 的交流约瑟夫森效应法
10、由冯·克利青于1980 年发现的量子霍尔效应, 测定h/ e2 的量子霍尔效应法
11、由英国国家物理实验室的基布尔等人于1990 年采用的直接测定h 的通电动圈法
12、用磁化率测量普朗克常量(基于测量弱磁物质磁化率的基本原理)
四、光电效应历史(理论)
光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现,对发展量子理论起了根本性作用。
1887年,首先是赫兹(M.Hertz)在证明波动理论实验中首次发现的。
当时,赫兹发现,两个锌质小球之一用紫外线照射,则在两个小球之间就非常容易跳过电花。
大约1900年,马克思·普朗克(Max Planck)对光电效应作出最初解释,并引出了光具有的能量包裹式能量(quantised)这一理论。
他给这一理论归咎成一个等式,也就是E=hf ,E就是光所具有的“包裹式”能量,h是一个常数,统称布兰科(普朗克)常数(Planck's constant),而f就是光源的频率。
也就是说,光能的强弱是有其频率而决定的。
但就是布兰科(普朗克)自己对于光线是包裹式的说法也不太肯定。
1902年,勒纳(Lenard)也对其进行了研究,指出光电效应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
但无法根据当时的理论加以解释
1905年,爱因斯坦26岁时提出光子假设,成功解释了光电效应,因此获得1921年诺贝尔物理奖。
他进一步推广了布兰科的理论,并导出公式,Ek=hf-W,W便是所需将电子从金属表面上自由化的能量。
而Ek就是电子自由后具有的动能。
光电效应历史(实验)
1887年,赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时,偶然发现了光电效应。
赫兹用两套放电电极做实验,一套产生振荡,发出电磁波;另一套作为接收器。
他意外发现,如果接收电磁波的电极受到紫外线的照射,火花放电就变
得容易产生。
赫兹的论文《紫外线对放电的影响》发表后,引起物理学界广泛的注意,许多物理学家进行了进一步的实验研究。
1888年,德国物理学家霍尔瓦克斯(Wilhelm Hallwachs)证实,这是由于在放电间隙内出现了荷电体的缘故。
1899年,J.J.汤姆孙用巧妙的方法测得产生的光电流的荷质比,获得的值与阴极射线粒子的荷质比相近,这就说明产生的光电流和阴极射线一样是电子流。
这样,物理学家就认识到,这一现象的实质是由于光(特别是紫外光)照射到金属表面使金属内部的自由电子获得更大的动能,因而从金属表面逃逸出来的一种现象。
1899—1902年,勒纳德(P.Lenard,1862—1947)对光电效应进行了系统的研究,并首先将这一现象称为“光电效应”。
为了研究光电子从金属表面逸出时所具有的能量,勒纳德在电极间加一可调节反向电压,直到使光电流截止,从反向电压的截止值,可以推算电子逸出金属表面时的最大速度。
他选用不同的金属材料,用不同的光源照射,对反向电压的截止值进行了研究,并总结出了光电效应的一些实验规律。
根据动能定理:qU=mv^2/2,可计算出发射出电子的能量。
可得出:hf=(1/2)mv^2+I+W
深入的实验发现的规律与经典理论存在诸多矛盾,但许多物理学家还是想在经典电磁理论的框架内解释光电效应的实验规律。
有一些物理学家试图把光电效应解释为一种共振现象。
勒纳德在1902年提出触发假说,假设在电子的发射过程中,光只起触发作用,电子原本就是以某一速度在原子内部运动,光照射到原子上,只要光的频率与电子本身的振动频率一致,就发生共振,电子就以其自身的速度从原子内部逸出。
勒纳德认为,原子里电子的振动频率是特定的,只有频率合适的光才能起触发作用。
勒纳德的假说在当时很有影响,被一些物理学家接受。
但是,不久,勒纳德的触发假说被他自己的实验否定。
五、实验分析讨论
本实验中应用不同的方法都测出了普朗克常数,但都有一定的实验误差,据分析误差产生原因是:
1、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;
2、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。
3、光电管制作时产生的影响:(1)、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I-U关系曲线就和IKA、UKA曲线图所示。
为了精确地确定截止电压US,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U s____ v曲线也不一样,测出的数值就不一样;(2)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。
零电流法测普朗克常量
第一次
第二次
用补偿法测普朗克常量
光电管伏安特性曲线。