光电效应实验报告

广州大学学生实验报告

—实验课程名称

―实验项目名称 实验时间

——实验成绩 内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳

（数据、 图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得

【实验目的】

1. 通过实验加深对光的量子性的认识;

2. 用最高频滤波片，测量光电管的伏安特性曲线;

3. 通过光电管的弱电流特性，测出不同频率下的遏止电压（三种方法任选其一）

出普朗克常量;

【实验使用仪器与材料】 高压汞灯、干涉滤光片、光阑，光电效应实验仪

【实验步骤】

1. 测试前准备

仔细阅读光电效应实验指导及操作说明书。

将实验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上），预热20分钟。 调整光电管与汞灯距离为约40cm 并保持不变。

实验地点 L 指导老师签名

零电流法：在测量各谱线的遏止电压0U时，可采用零电流法，即直接将各谱线照射下测得的电流为零时对应的电压UAK的绝对值作为遏止电压0U。此法的前提是阳极反向电流、暗电流和本底电流都很小，用零电流法测得的遏止电压与真实值相差较小。且各谱线的遏止电压都相差A U对0U〜v 曲线的斜率无大的影响，因此对h的

测量不会产生大的影响。从低（-2 V ）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U，以其绝对值作为该波长对应的U的值

【实验数据整理与归纳(数据、图表、计算等)】

:不同频率下的遏止电压表

表

表

:入()时不同电压下对应的电流值

表

:入()时不同电压下对应的电流值

原始记录:

数据处理:

将数据代入公式得：

第

一、第二组：口" 6.23*10-34J*s

-

第

二、第三组：h2~ 6.23*10-34J*s

】

第

三、第四组：h3" 6.15*10-34J*s

］

第

一、第四组：h3~ 6.18*10-34J*s

-

h平均心6.20*10-34J*s

绝对误差：6.20*10 -34 J*s-6.626*10 -34 J*s=-0.426*10 -34J*s

相对误差：(6.20*10 -34J*s-6.626*10 -34 J*s ) /6.626*10 -34 J*s=-0.064

遢止电压与频率的关系

实验测得的电流特性曲线

U/v

v = 0. 4305x-l. 8245 一

1

1

i n II亠八■

2 -1(2.十•・"4 6 8 10

—-o・

JL

>

波长Vnm577546.1435.8404.7365

频率f

5.20 5.49

6.88

7.41

8.22

(*10A14 )

U(v)-0.268-0.514-0.929-1.057-1.427计算:

K=(-1.427+0.268) / (8.22-5.2 ) *10A14=3.8*10A-15

h=ek=1.6*10 -19*3.8*10八-15 =6.14*10-34

(6.6-6.4 ) *10-34/6.6*10 -34*100%=3%

【实验结果与分析】

1. 通过上面的数据分析，得到的普朗克常量为6.14*10-34 与实际普朗克常量有一定误差，但在误差允许范围内＜5%.

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；

3.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.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。1968年Teich和Wolga用GaAs激

光器发射的hn=1.48eV 的光子照射逸出功为A=2.3eV的钠金属时，发现光电流与光强的平方成正比。按爱因斯坦方程，光子的频率处于钠的阀频率以下，不会有光电子发射，然而新现象却发生了，不但有光电子发射，而且光电流不是与光强成正比，而是与光强的平方成正比。于是，人们设想光子间进行了“合作”，两个光子同时被

电子吸收得以跃过表面能垒，称为双光子光电发射。后来，进一步的实验表明，可以三个、多个、甚至40个光子同时被电子吸收而发射光电子，称为多光子光电发射。人们推断，n光子的光电发射过程的光电流似乎应与光强的n次方成正比。

4..入射光的强度对光电流的大小有影响

当某一光的频率确定后，如果可以使得阴极板发生光电效应，当光强度增加时，也即单位时间的光量子个数增加，于是就有单位时间被激发出的电子个数会增加，于是光电流就会增大。当某一光的频率不足以使得阴极板发生光电效应时，光强的增减对光电流无影响，因为至始至终都不会有