普朗克常数测量的实验参考内容.docx
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普朗克常数测量的实验参考内容
普朗克常数测量的实验
一、实验仪器
GD-4型智能光电效应（普朗克常数）实验仪（由光电检测装置和实验仪主机两部分组成）
光电检测装置包括：
光电管暗箱GDX-1，高压汞灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。
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、实验原理
1、普朗克常数的测定
根据爱因斯坦的光电效应方程：
（1）
（其中：
是电子的动能，是光子的能量，是光的频率，是逸出功,是普朗克常量。
）
是材料本身的属性，所以对于同一种材料是一样的。
当光子的能量时不能产生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率（）
实验中：
将和间加上反向电压（接负极）,它对光电子运动起减速作用.随着反向电压的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。
当时，光电流降为零，此时光电子的初动能全部用于克服反向电场的作用。
即
（2）
这时的反向电压叫截止电压。
入射光频率不同时，截止电压也不同。
将
（2）式代入
（1）式，得
（3）
（其中）式中都是常量，对同一光电管也是常量，实验中测量不同频率下的，做出曲线。
在（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。
若电子电荷，由斜率可以求出普朗克常数。
由直线上的截距可以求出溢出功，由直线在轴上的截距可以求出截止频率。
如图
（2）所示。
2、测量光电管的伏安特性曲线
在照射光的强度一定的情况下，光电管中的电流与光电管两端的电压之间存在着一定的关系。
四、实验内容
1、将仪器的连线接好；
2、经老师确认后，接通电源预热仪器20分钟；
3、熟悉仪器，进行一些简单的操作，并将仪器调零；
4、普朗克常数的测定
选定某一光阑孔径为的光阑（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离的情况下，选用不同滤色片（分别有为400nm，430nm，460nm，490nm，520nm），调节光电管两端的电压，使得光电管中的电流为0，将此时光电管两端的电压表示为（称为截止电压），将其记录下来；
5、测量光电管的伏安特性曲线
观察5条谱线在同一光阑孔径为（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离（记录其数值）的情况下，改变光电管两端的电压（范围在），记录电压和对应的光电流。
五、数据的测量与处理
-2.50
-2.25
-2.00
-1.75
-1.50
-1.25
-1.20
-1.15
-1.10
-1.05
-26.0
-25.0
-24.2
-23.0
-22.0
-18.0
-16.5
-14.5
-12.0
-8.8
-1.00
-0.97
0.00
0.25
0.5
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
-4.0
0.0
2.20
2.70
3.00
3.30
3.60
3.80
3.90
4.00
2、测光电管的伏安特性曲线：
波长为400nm对应的表
，
波长为430nm对应的表
，
-2.50
-2.25
-2.00
-1.75
-1.50
-1.25
-1.15
-1.10
-1.05
-1.00
-34.0
-33.0
-32.0
-30.0
-29.0
-26.8
-25.0
-24.0
-21.0
-18.0
-0.95
-0.90
-0.84
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
-13.0
-8.0
0
3.00
3.90
4.40
4.80
5.10
5.40
5.60
波长为460nm对应的表
，
-2.50
-2.25
-2.00
-1.75
-1.50
-1.25
-1..00
-0.90
-0.85
-0.80
-43.0
-42.0
-41.0
-40.0
-38.0
-36.0
-31.0
-25.0
-20.0
-12.0
-0.77
-0.75
-0.74
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
-7.0
-2.7
0
4.1
5.40
6.30
6.80
7.20
7.60
7.80
波长为490nm对应的表
，
-2.50
-2.25
-2.00
-1.75
-1.50
-1.25
-1..00
-0.95
-0.90
-0.85
-0.80
-50.0
-48.0
-47.0
-45.0
-43.0
-41.0
-39.0
-38.0
-37.0
-34.0
30.0
-0.75
-0.71
-0.66
-0.64
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
-25.0
-16.0
-7.0
0
4.30
6.00
7.00
7.70
8.10
8.50
8.80
波长为520nm对应的表
，
-4.50
-4.25
-3.00
-2.00
-1..50
-1.00
-0.80
-0.70
-0.65
-0.60
-52.8
-52.0
-48.0
-44.0
-41.0
-37.0
-32.0
-26.0
-22.0
-13.0
-0.57
-0.56
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
-4.0
0
3.9
5.6
6.40
6.9
7.4
7.80
8.01
8.30
1、普朗克常数的测定
表一、关系光阑孔
入射光波长
400.0
430.0
460.0
490.0
520.0
对应频率
7.500
6.977
6.522
6.122
5.769
截止电压（V）
-2.25
-2.06
-1.85
-1.7
-1.53
直线图
根据表一的实验数据（用最小二乘法处理）得：
（）
直线斜率K=0.41597直线在v轴的截距=2.063
直线在U轴的截距B=-0.85823
并有求出普朗克常数
h=6.66×J
实验相对误差：
==6.04×
由直线的截距求得截止频率=2.063×
电子的逸出功=eU=-0.85823×1.602×=-1.37×J
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