365nm下光电管伏安特性曲线

水电学院·11级水工本4班 光电效应实验

不同光谱下的伏安特性 （单位：电压（V），电流强度（μA））

365 U

I

U

I

405 U

I

U

I

436 U

I

U

I

546 U

I

U

I

577 U

I

U

I

各谱线所对应的抬头电压 距离L=

cm

波长（Ȧ） 3650 4050 4360 5460 5770 H（×10-34J˙s） δ（%）

频率（×1014HZ） 8.216 7.410 6.882 5.492 5.198

Us（V）

不同照度下的伏安特性曲线（577滤光片）

U（V） 透光率

100% 75% 50% 25% 0

相对光照

15.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

26.0

28.0

30.0

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【关键字】实验

三、实验内容及数据处理：

1、实验基本物理量：

物理量 油滴密度ρ 空气粘滞系数η 重力加速度g 修正常数b

数值 976 kg/m3 1.83*10-5 kg/(m•s) 9.8 m/s2 6.17*10-6 m•cmHg

物理量 大气压强P 空气密度σ(T=30℃) 平行板间距d 匀速下降距离L (4格)

数值 76 cmHg 1.128 kg/m3 5*10-3m 1*10-3 m

2、实验数据记录：

记下一个油滴的平衡电压U，油滴匀速上升一段距离l的下落时间为te=t1，油滴匀速下降一段距离l所需要的时间为tg=t2匀速上升(或下降)5次，共测量4个油滴记录数据如下表：

表1 密立根油滴实验数据(U、t)

油滴/序数 电压U/v 时间t/s 1 2 3 4 5 t平均 qi(*10-17)/C

1.00 63.00 t1 4.70 4.85 5.13 4.85 4.70 4.85 1.3725 t2 4.70 4.85 5.13 4.85 4.85 4.88

2.00 99.00 t1 1.11 1.11 1.08 1.13 1.15 1.12 8.2867 t2 1.11 1.13 1.08 1.13 1.15 1.12

3.00 173.00 t1 1.19 1.14 1.20 1.16 1.18 1.17 4.3737 t2 1.19 1.18 1.20 1.16 1.18 1.18

4.00 82.00 t1 4.68 4.70 4.61 4.75 4.68 4.68 1.1203 t2 4.68 4.70 4.61 4.75 4.61 4.67

3、实验计算结果：

表2 不同的油滴qi对应的不同的ni

实验二十九 光电效应及普朗克常数的测量

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。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。普朗克常数是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为sJh3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。

1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。作为第一个在历史上实验测得普朗克常数的物理实验，光电效应的意义是不言而喻的。

一、实验目的

1． 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。

2． 测量普朗克常数h。

二、实验仪器

仪器由汞灯及电源、滤色片、光阑、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大器）构成，仪器结构如图1所示，测试仪的调节面板如图2所示。

汞灯：可用谱线365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm、579.0nm

滤色片：5片，透射波长365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm

光阑：3片，直径分别为2mm、4mm、8mm

光电管：阳极为镍圈，阴极为银-氧-钾（Ag-O-K），光谱响应围320~700nm，暗电流：I≤2×10-13A（-2V≤UAK≤0V）

光电管电源：2档，-2～0V，-2～＋30V，三位半数显，稳定度≤0.1% 图1 仪器结构示意图 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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光电效应测普朗克常量实验报告

一、 实验题目

光电效应测普朗克常数

二、 实验目的

1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；

2、掌握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，并用以测定普朗克常数。

三、仪器用具

ZKY—GD—3光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪

四、 实验原理

1、光电效应与爱因斯坦方程

用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为 的光波，每个光子的能量 .WORD.格式.

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式中， 为普朗克常数，它的公认值是 =6.626 。

按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。爱因斯坦提出了著名的光电方程：

（1）

式中，为入射光的频率，m为电子的质量，v为光电子逸出金属表面的初速度， 为被光线照射的金属材料的逸出功，221mv为从金属逸出的光电子的最大初动能。