光电效应测量普朗克常量PPT讲稿.ppt

光电效应测量普朗克常量第1页，共13页，编辑于2022年，星期四实验目的实验目的1.通过光电效应实验了解光的量子性。2.测量不同光频率下的截止电压。3.验证爱因斯坦方程，并由此求出普朗克常数。第2页，共13页，编辑于2022年，星期四实验原理实验原理 在光的照射下，电子从金属表面逸出的现象，叫光电效在光的照射下，电子从金属表面逸出的现象，叫光电效应。应。某一频率下某一频率下,某一光强时某一光强时光电管的伏安特性曲线光电管的伏安特性曲线第3页，共13页，编辑于2022年，星期四1.1.光电效应的基本实验事实光电效应的基本实验事实 （2 2）截止电压）截止电压U0 与入射光频率具有线性关系。与入射光频率具有线性关系。（1 1）仅当）仅当 0（红限频率）时才发生光电效应，截红限频率）时才发生光电效应，截止频率与材料有关，但与入射光强无关。止频率与材料有关，但与入射光强无关。U0 曲线曲线第4页，共13页，编辑于2022年，星期四(3)(3)当当 大于或等于大于或等于U0 后，迅速增加然后趋于饱和。饱和光后，迅速增加然后趋于饱和。饱和光电流强度电流强度Im 与与入射光强入射光强P成正比成正比。(4)(4)光电效应是瞬时效应。只要频率大于光电效应是瞬时效应。只要频率大于 0，当光照射到金当光照射到金属表面时，几乎立即就有光电子逸出。属表面时，几乎立即就有光电子逸出。同一频率同一频率,不同入射光强时不同入射光强时IUAK曲线曲线第5页，共13页，编辑于2022年，星期四向外辐射。至于光电效应，是具有能量 的一个光子作用于金属中的一个自由电子，并把它的全部能量都交给这个电子而造成的。如果电子脱离金属表面耗费的能量为 的话，则由光电效应打出来的电子的动能为或 按照爱因斯坦的光量子理论，认为从一点发出的光不是按麦克斯韦电磁学说指出的那样以连续分布的形式把能量传播到空间，而是频率为 的光以 为能量单位(光量子)的形式一份一份地 式中 为普克朗常数,为入射光的频率，为电子的质量，为光电子逸出金属表面时的初速度，为受光线照射的金属材料的逸出功(或功函数)。2.2.爱因斯坦对光电效应的解释爱因斯坦对光电效应的解释第6页，共13页，编辑于2022年，星期四实验器材实验器材YGP-2型普朗克常数测试仪型普朗克常数测试仪、测试台第7页，共13页，编辑于2022年，星期四实验内容实验内容1.1.测试前准备测试前准备:A.A.确定零级谱的位置确定零级谱的位置B.B.调节测量放大器的零点调节测量放大器的零点第8页，共13页，编辑于2022年，星期四2.2.减速场法测量普朗克常量减速场法测量普朗克常量 将正负转换开关置于将正负转换开关置于“-”-”，逆时针转动微分筒到选定，逆时针转动微分筒到选定的波长位置，转动电压调节旋钮，改变光电管遏止电位，的波长位置，转动电压调节旋钮，改变光电管遏止电位，从从-0.5V-0.5V起缓慢调高外加直流负压，先注意观察一遍起缓慢调高外加直流负压，先注意观察一遍电流变化情况，记住电流开始明显升高的电压值。电流变化情况，记住电流开始明显升高的电压值。根据微安表的指示，直到直流负压增加而微安表指根据微安表的指示，直到直流负压增加而微安表指示不增加为止。倍率选择一般在示不增加为止。倍率选择一般在10-4A10-4A或或10-510-5档档A,A,使微安表的使微安表的 第9页，共13页，编辑于2022年，星期四 针对各阶段电流变化情况。分别以不同的针对各阶段电流变化情况。分别以不同的间隔施加遏止电压，读取对应的电流值。在上间隔施加遏止电压，读取对应的电流值。在上一步观察到电流明显升起的点附近，要增加监一步观察到电流明显升起的点附近，要增加监测密度，比较小的间隔采集数据。电流指示在测密度，比较小的间隔采集数据。电流指示在由负到零再到正的过程中。注意要适时调整正由负到零再到正的过程中。注意要适时调整正负转换开关，电流转正后，可适当加大测试间负转换开关，电流转正后，可适当加大测试间隔。隔。陆续选择适当间隔的另外陆续选择适当间隔的另外3-43-4种波长的光种波长的光进行同样测量。进行同样测量。将数据记录如表格中，画出伏安特性曲将数据记录如表格中，画出伏安特性曲线，确定截止电压，记录如表格线，确定截止电压，记录如表格 第10页，共13页，编辑于2022年，星期四3.3.验证光电管的饱和电流与入射光强的关系验证光电管的饱和电流与入射光强的关系测量各种波长的饱和电流，将螺旋测微器旋转到所需测量各种波长的饱和电流，将螺旋测微器旋转到所需的波长位置，将电压正负装换开关置于正，从电流为的波长位置，将电压正负装换开关置于正，从电流为零开始，逐渐增加正向电压记录相对应的电流值直到零开始，逐渐增加正向电压记录相对应的电流值直到电流随电压的增加趋于饱和为止。绘出各波长相对应电流随电压的增加趋于饱和为止。绘出各波长相对应的的U-IU-I曲线图曲线图,得出实验结论。得出实验结论。记录数据于表格中，并在坐标纸上绘出图形记录数据于表格中，并在坐标纸上绘出图形第11页，共13页，编辑于2022年，星期四六六.数据处理数据处理 A.A.求求h h：由由Us Us 关系图，得一直线，用该直线的斜率关系图，得一直线，用该直线的斜率k k k=Vo/k=Vo/，乘以电子电荷，乘以电子电荷e e（1.60210-19C1.60210-19C）得：得：h=ke=e.h=ke=e.Vo/Vo/b b由直线拟合法得到的直线方程：由直线拟合法得到的直线方程：U=A+BU=A+B 中的中的B B乘以乘以e e 即：即：h=B.e h=B.e 第12页，共13页，编辑于2022年，星期四B.B.求金属材料的逸出功求金属材料的逸出功 利用公式利用公式 eUs=heUs=h-ws ws ws=h ws=h-eUs eUs 任一频率任一频率 UsUs任一频率下的截止电压任一频率下的截止电压 C.C.求阴极材料的红限频率求阴极材料的红限频率 具有阀值频率具有阀值频率oo的光子的能量等于逸出功的光子的能量等于逸出功wsws h ho=ws o=ws o=ws/h o=ws/h 或者从或者从UoUooo关系图在关系图在=0=0时的频率直接读出。时的频率直接读出。第13页，共13页，编辑于2022年，星期四