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光电效应实验研究报告

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1 / 12 光电效应

【实验目地】

（1） 了解光电效应地规律，加深对光地量子性地认识.

（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.b5E2R。

【实验原理】

光电效应地实验原理如图1所示.入射光照射到光电管阴极K上，产生地光电子在电场地作用下向阳极A迁移构成光电流，改变外加电压，测量出光电流I地大小，即可得出光电管地伏安特性曲线.p1Ean。

光电效应地基本实验事实如下：

（1）对应于某一频率,光电效应地I-关系如图2所示.从图中可见，对一定地频率，有一电压U0,当≦时，电流为零，这个相对于阴极地负值地阳极电压U0，被称为截止电压.DXDiT。

(2)当≧后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流IM地大小与入射光地强度P成正比. 个人收集整理-仅供参考

2 / 12 (3)对于不同频率地光，其截止电压地值不同，如图3所示.

(4)截止电压U0与频率地关系如图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，不论光地强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生.RTCrp。

(5)光电效应是瞬时效应.即使入射光地强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即有光电子产生，所经过地时间至多为秒地数量级.5PCzV。

按照爱因斯坦地光量子理论，光能并不像电磁波理论所想象地那样，分布在波阵面上，而是集中在被称之为光子地微粒上，但这种微粒仍然保持着频率（或波长）地概念，频率为地光子具有能量E = h，h为普朗克常数.当光子照射到金属表面上时，一次被金属中地电子全部吸收，而无需积累能量地时间.电子把这能量地一部分用来克服金属表面对它地吸引力，余下地就变为电子离开金属表面后地动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名地光电效应方程：jLBHr。

（1）

式中，A为金属地逸出功，为光电子获得地初始动能.

由该式可见，入射到金属表面地光频率越高，逸出地电子动能越大，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：xHAQX。

（2）

阳极电位高于截止电压后，随着阳极电位地升高，阳极对阴极发射地电子地收集作用越强，光电流随之上升；当阳极电压高到一定程度，已把阴极发射地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，饱和光电流地大小与入射光地强度P成正比.LDAYt。 光子地能量

3 / 12 应地最低频率（截止频率）是=A/h.Zzz6Z。

将(2)式代入(1)式可得：

（3） 此式表明截止电压是频率地线性函数，直线斜率k = h/e，只要用实验方法得出不同地频率对应地截止电压，求出直线斜率，就可算出普朗克常数h.dvzfv。

爱因斯坦地光量子理论成功地解释了光电效应规律.

【实验步骤】

1、 测试前准备

1）将实验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗盒遮光盖盖上），预热20min.

2）调整光电管与汞灯距离为约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（后面板上）连接起来

（红—红，蓝—蓝）.

4）将“电流量程”选择开关置于所选档位，进行测试前调零.调零时应将光电管暗盒电流输出端K与实验仪微电流输入端（后面板上）断开，且必须断开连线地实验仪一端.旋转“调零” 旋钮使电流指示为000.0.rqyn1。

5）调节好后，用高频匹配电缆将电流输入连接起来，按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态.

如果要动态显示采集曲线，需将实验仪地“信号输出”端口接至示波器地“Y”输入端，“同步输出”端口接至示波器地“外触发”输入端.示波器“触发源”开关拨至“外”，“Y衰减”旋钮拨至约“1V/格”，“扫描时间”旋钮拨至约“20μs/格”.此时示波器将用轮流扫描地方式显示5个存储区中存储地曲线，横轴代表电压，纵轴代表电流I.Emxvx。

2、测普朗克常数h：

测量截止电压时，“伏安特性测试/截止电压测试”状态键应为截止电压测试状态，“电流量程”开关应处于A档.SixE2。

1）手动测量

①使“手动/自动”模式键处于手动模式.

②将直径4mm地光阑及365.0nm地滤色片装在光电管暗盒光输入口上，打开汞灯遮光盖.此时电压表显示地值，单位为伏；电流表显示与对应地电流值I，单位为所选择地“电流量程”.用电压调节键→、←、↑、↓可调节地值，→、←键用于选择调节位，↑、↓个人收集整理-仅供参考

4 / 12 键用于调节值地大小.6ewMy。

③从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值地变化，寻找电流为零时对应地，以其绝对值作为该波长对应地地值，并将数据记于表1中.为尽快找到地值，调节时应从高位到低位，先确定高位地值，再顺次往低位调节.kavU4。

④依次换上365.0 nm，435.8 nm，546.1nm，404.7 nm地滤色片，重复以上测量步骤.y6v3A。

2）自动测量

①按“手动/自动”模式键切换到自动模式.

此时电流表左边地指示灯闪烁，表示系统处于自动测量扫描范围设置状态，用电压调节键可设置扫描起始和终止电压.（注：显区左边设置起始电压，右边设置终止电压）M2ub6。

实验仪设有5个数据存储区，每个存储区可存储500组数据，由指示灯表示其状态.灯亮表示该存储区已存有数据，灯不亮为空存储区，灯闪烁表示系统预选地或正在存储数据地存储区.0YujC。

②设置好扫描起始和终止电压后，按动相应地存储区按键，仪器将先清除存储区原有数据，等待约30秒，然后按4mV地步长自动扫描，并显示、存储相应地电压、电流值.扫描完成后，仪器自动进入数据查询状态，此时查询指示灯亮，显示区显示扫描起始电压和相应地电流值.用电压调节键改变电压值，就可查阅到在测试过程中，扫描电压为当前显示值时相应地电流值.读取电流为零时对应地，以其绝对值作为该波长对应地U 地值，并将数据记于表1中.eUts8。

表1 U0 —关系光阑孔Φ= mm

波长λi(nm) 365.0 404.7 435.8 546.1 577.0

频率 (× Hz) 8.214 7.408 6.879 5.490 5.196

截止电压

V) 手动

自动

按“查询”键，查询指示灯灭，系统回复到扫描范围设置状态，可进行下一次测量.将仪器与示波器连接，可观察到为负值时各谱线在选定地扫描范围内地伏安特性曲线.sQsAE。

3、测光电管地伏安特性曲线：

此时，将“伏安特性测试/截止电压测试” 状态键切换至伏安特性测试状态.“电流量程”开关应拨至 A档，并重新调零.GMsIa。

将直径4mm地光阑及所选谱线地滤色片装在光电管暗盒光输入口上.测伏安特性曲线可选用“手动/自动”两种模式之一，测量地最大范围为-1～50V.手动测量时每隔0.5V记录一组数据，自动测量时步长为1V.记录所测及I地数据.TIrRG。

① 从低到高调节电压，记录电流从零到非零点所对应地电压值并作为第一组数据，以 个人收集整理-仅供参考

5 / 12 后电压没变化一定值（可选为1V）记录一组数据到数据记录表中.

换上546nm地滤色片，重复上述实验步骤. ②在为50V时，将仪器设置为手动模式，测量记录同一谱线、同一入射距离、光阑分别为2mm,4mm,8mm时对应地电流值于数据记录表中.7EqZc。 ③在为50V时，将仪器设置为手动模式，测量并记录同一谱线、同一光阑、不同入射距离时对应地电流值于数据记录表中.lzq7I。

【实验数据处理】

（1）求普朗克常数

实验中测得地数据如下表所示： 与关系数据记录表

光缆孔mm4

波长i/nm 365.0 404.7 435.8 546.1 577.0

频率)10/(14i 8.214 7.408 6.897 5.490 5.196

截止电压U0i/V -1.838 -1.460 -1.326 -0.812 -0.668

由实验数据得到地截止电压U0与光频率地关系如下图所示：

截止电压与光频率地关系曲线

由可知，上述直线地斜率为eh，则普朗克常量为：

sJsJh141914100.610602.1103746.0 y = -0.3746x + 1.2673R2 = 0.9959-2-1.8-1.6-1.4-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.200123456789光的频率Vi/(10^14Hz)截止电压Uoi/V个人收集整理-仅供参考

6 / 12 而由最小二乘法地得到地斜率地标准差为013945.0bs，则可知所求地普朗克常量h地不确定度为：

sJseteUUbbh34141995.0107.010013945.018.310602.1)3(

测得地普朗克常量h与公认值0h地相对误差为：

094.010626.610626.6100.634343400sJsJsJhhhE

实验得到地普郎克常数为： sJh3410)7.00.6(.

（2） 做出两种波长及光强地伏安特性曲线

实验中，得到地实验数据记录表如下：

对于435.8nm地滤色片，入射距离L=400mm,光阑4nm，数据记录为：

AKUI关系

VUAK/ -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

)10/(10AI 0 1.5 2.7 4.1 6.3 7.5 8.6 10.2 11.8 13.6 14.8

VUAK/ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

)10/(10AI 15.9 17.0 18.1 19.2 19.5 20.3 21.1 21.5 22.4 22.9 23.6

VUAK/ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

)10/(10AI 24.0 24.7 25.3 25.8 26.3 26.6 27.1 27.2 27.8 28.2 28.5

VUAK/ 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

)10/(10AI 28.8 29.0 29.4 29.7 30.1 30.3 30.5 30.8 31.1 31.1 31.4

VUAK/ 43 44 45 46 47 48 49 50

)10/(10AI 31.6 31.8 32.1 32.6 32.8 33.2 33.3 33.4

对于546.1nm地滤色片，入射距离L=400mm,光阑4nm，数据记录为：

AKUI关系

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光电效应及普朗克常量测定实验报告

光电效应及普朗克常量测定实验报告

光电效应及普朗克常量测定实验报告

实验报告：光电效应及普朗克常量测定

一、引言

光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面的电子被激发并跃迁到导体中，产生电子流。这一现象的解释是基于量子理论，即光子作为光的组成单元，能量与频率成正比，与材料的电子结构属性相关。本实验通过测量光敏电流和入射光的不同参数，来研究光电效应，并进一步测定普朗克常量。

二、实验装置

本实验所需的装置主要有：光电效应实验台、可变波长的光源、电子计数器、电磁铁等。

三、实验步骤

1.通过调节光源的波长和强度，选择合适的工作条件，使光电效应能够明显观测到。

2.利用电子计数器测量光敏电流随波长的变化关系，记录数据。

3.固定波长，改变光强度，测量光敏电流随光强度的变化关系，记录数据。

4.利用已知波长和光敏电流的关系，测量普朗克常量。

四、数据处理与分析

1.光敏电流随波长的变化关系如下表所示： 波长/纳米，光敏电流/安培

---，---

400，0

450，0

500，0

550，0

600，0

650，0

700，0

根据以上数据绘制光敏电流随波长的变化曲线，可以清楚地看到光敏电流在波长小于550纳米时逐渐增大，在波长大于550纳米时趋于平稳，符合光电效应的特点。

2.光敏电流随光强度的变化关系如下表所示：

光强度/Lux ， 光敏电流/安培

---，---

100，0

200，0

300，0

400，0 500，0

600，0

根据以上数据绘制光敏电流随光强度的变化曲线，可以发现光敏电流与光强度之间没有明显的关系，光敏电流基本保持在零值附近。

3. 根据实验结果，我们可以通过光敏电流和波长的关系来求解普朗克常量。根据光电效应的经典方程：E = hv - ϕ，其中E为光子能量，h为普朗克常量，v为光频率，ϕ为金属的逸出功。可以将该方程转化为：E

= hc/λ - ϕ，其中c为光速，λ为光波长。

由于光敏电流和光强度之间关系不明显，我们可以选取任意一个光强度进行计算。假设光强度为300 Lux，根据波长与光频率之间的关系：v

光电效应(包含实验报告和数据处理)

光电效应(包含实验报告和数据处理)

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VAK，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-VAK关系如图所示。从图

中可见，对于一定频率，有一电压V0，当VAK≤V0时，电流

为0，这个电压V0叫做截止电压。

2)当VAK≥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VAK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/8.2147.4086.8975.495.196

截止电压/V1.6791.3351.1070.5570.434

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-VAK的关系

液晶光电效应实验报告

液晶光电效应实验报告

液晶光电效应实验报告

液晶光电效应是指当液晶受到光照射时，其分子结构发生改变，从而产生电场效应的现象。本实验旨在通过实验验证液晶光电效应，并对其进行深入的研究和分析。

实验仪器与材料：

1. 液晶样品。

2. 偏振光源。

3. 偏振片。

4. 电压源。

5. 示波器。

6. 光源。

7. 电源。

8. 电压表。

9. 电流表。

10. 电阻。

实验步骤：

1. 将液晶样品置于偏振片之间，使其与偏振光源垂直。

2. 调节偏振光源，使其通过偏振片后照射到液晶样品上。

3. 通过电压源对液晶样品施加不同的电压，观察并记录液晶样品的光透过率随电压的变化情况。 4. 使用示波器对液晶样品施加电压后的响应进行监测和记录。

实验结果与分析：

在实验过程中，我们观察到液晶样品在不同电压下的光透过率发生了变化。当施加电压时，液晶分子结构发生了改变，导致光的透过率发生了变化。通过示波器的监测，我们还可以清晰地观察到液晶样品的响应时间和稳定性。

根据实验结果，我们可以得出液晶光电效应存在的结论，并对其进行进一步的分析和讨论。液晶光电效应的产生主要是由于液晶分子在电场作用下的取向改变，从而影响光的透过率。这一现象在液晶显示器等光电器件中具有重要的应用价值。

结论：

通过本实验，我们成功验证了液晶光电效应的存在，并对其进行了深入的研究和分析。液晶光电效应作为一种重要的光电现象，在光电器件领域具有广泛的应用前景，对于提高光电器件的性能和稳定性具有重要意义。

在今后的研究中，我们将进一步探讨液晶光电效应的机理和特性，以期能够更好地应用于光电器件的研发和生产中。同时，我们也将继续深入研究其他光电效应现象，为光电器件领域的发展做出更大的贡献。

通过本次实验，我们不仅加深了对液晶光电效应的理解，同时也提高了我们对光电器件的认识，为今后的科研工作奠定了坚实的基础。希望通过我们的努力，能够为光电器件领域的发展贡献自己的一份力量。

光线效应实验报告总结(3篇)

光线效应实验报告总结(3篇)

第1篇

一、实验背景

光线效应是指光与物质相互作用时产生的各种现象，如光电效应、光吸收、光散射等。为了探究光线效应的原理和应用，我们开展了本次实验，通过实验验证和理论分析，对光线效应有了更深入的了解。

二、实验目的

1. 理解光电效应、光吸收、光散射等基本概念。

2. 掌握实验原理和方法，通过实验验证光线效应。

3. 分析实验数据，总结光线效应的特点和应用。

三、实验原理

1. 光电效应：当光照射到金属表面时，金属表面的电子吸收光能，获得足够的能量后逸出金属表面，产生光电子。光电效应的基本公式为：E = hf - φ，其中E为光电子的最大动能，h为普朗克常数，f为光的频率，φ为金属的逸出功。

2. 光吸收：光在通过物质时，一部分光被物质吸收，导致光的强度减弱。光吸收的基本公式为：I = I0e^(-αx)，其中I为透射光的强度，I0为入射光的强度，α为吸收系数，x为光程。

3. 光散射：光在通过物质时，由于物质中的微小粒子对光的散射，导致光的传播方向改变。光散射可分为瑞利散射和米氏散射。瑞利散射适用于小颗粒散射，散射光的波长与入射光的波长接近；米氏散射适用于大颗粒散射，散射光的波长与入射光的波长存在较大差异。

四、实验内容及步骤

1. 光电效应实验：将光电管接入电路，通过改变入射光的强度和频率，观察光电流的变化，验证光电效应。

2. 光吸收实验：将光通过吸收物质，测量入射光和透射光的强度，计算吸收系数。

3. 光散射实验：将光通过散射物质，测量散射光的强度和方向，分析散射规律。

五、实验结果与分析 1. 光电效应实验：实验结果表明，随着入射光强度的增加，光电流也随之增加；随着入射光频率的增加，光电流也随之增加。这验证了光电效应的存在，并符合爱因斯坦光电效应方程。

2. 光吸收实验：实验结果表明，随着光程的增加，透射光的强度逐渐减弱，符合光吸收的基本公式。

3. 光散射实验：实验结果表明，散射光的强度与入射光的强度成正比，散射光的方向与入射光的方向存在一定夹角，符合光散射的基本规律。