大物仿真實驗實驗報告

物理仿真試驗試驗報告精選文檔精選文檔——2

光電效應和普朗克常量確實定具有里程碑意義的光電效應理論，10年后被具有非凡才能的物理學家密里根用19211923獎。應用前景。二、試驗目的了解光電效應根本規(guī)律，加深對光量子論的生疏和理解；了解光電管的構造和性能，并測定其根本特性曲線；驗證愛因斯坦光電效應方程，并測量普朗克常量。三、試驗原理對生疏光的本性，具有極其重要的意義。1S當無光照耀陰極時，由于陽極與陰極是斷路，所以檢流計G中無電流流過，當用KU2光電流與入射光強度的關系U流到達飽和值IH

，飽和電流與光強成正比，而與入射光的頻率無關。當UU UA K

變成負值時，光電流快速減小。試驗指出，有一個遏止電位差U存a在，當電位差到達這個值時，光電流為零。光電子的初動能與入射光頻率之間的關系KAUUa

時，光電子不再能到達A極，光電流為零。所以電子的初動能等于它抑制電場力所作的功。即1mv22

eUa

(1)粒子稱為光子。每一光子的能量為hv，其中hv為光波的頻率。所以不同頻率的光波對應光子的能量不同。光電子吸取了光子的能量hv之后，一局部消耗于抑制電子的逸出功A，另一局部轉(zhuǎn)換為電子動能。由能量守恒定律可知hv

1mv2A (2)2式〔2〕稱為愛因斯坦光電效應方程。由此可見，光電子的初動能與入射光頻率v成線性關系，而與入射光的強度無關。光電效應有光電閾存在vv0A

時，不管用多強的光照耀到物質(zhì)都不會產(chǎn)生光電效應，依據(jù)式〔2〕，v0 h

v稱為紅限。0愛因斯坦，光電效應方程同時供給了測普朗克常量的一種方法：由式〔1〕和〔2〕可得：hve|U |A。當用不同頻率〔v,v1 2

,v,,v3

〕的單色光分別做光源時，就有

hve|U1 1hv e|U2

|A|A

hv e|Un

|Ae(UU)h i jvvi j也可由Uvh。精選文檔精選文檔——10的伏安特性曲線和確定遏止電位差值。〔有關單色儀的構造和使用方法請參閱有關說明書〕，也可用水銀燈〔或白熾燈〕與濾光片聯(lián)合作用產(chǎn)生單色光。為了獲得準確的遏止電位差值，本試驗用的光電管應當具備以下條件：對全部可見光譜都比較靈敏；陽極沒有光電效應，不會產(chǎn)生反向電流；暗電流很小。〔即無光照耀時的電流〕，所以測得的電流值，實曲線并不與UU聽從確定規(guī)律。據(jù)此，確定遏止電位差值，可承受以下兩種方法：交點法：光電管陽極用逸出功較大的材料制作，制作過程中盡量防止陰極材料蒸發(fā)，2U拐點法：3此拐點的電位差即為遏止電位差。四、試驗儀器及使用方法試驗儀器〔汞燈〔577.0nm,546.1nm,435.8nm,404.7nm,365nm濾波片〕，50%、25%、10%的濾光片，直流電源、檢流計〔或微電流計〕、直流電壓計等。儀器的使用方法〔1〕光源〔汞燈〕：以關閉或翻開光源。光電管：高度。的窗體，以便完成試驗中的線路連接。濾波片組盒子：〔577.0nm,546.1nm,435.8nm,404.7nm,365nm濾波片以及50%,25%,10%的濾光片〕。電源及測試系統(tǒng)：源輸出極性。五、試驗內(nèi)容1.接線電路圖如圖4所示。、435.8nm、404.7nm伏安特性曲線，并依據(jù)此曲線確定遏止電位差值，計算普朗克常量。應依據(jù)實際狀況選用適宜的測量儀器。例如，選用GD-4、GD-51977管，選用的檢流計的分度值應在10-8~109A/分度左右。假設要測量更微弱的電流可用微電流計，可測量10-13~1012A干擾。并避開光直接照耀陽極和防止雜散光干擾。作Uv的關系曲線，用一元線性回歸法計算光電管陰極材料的紅限頻率、逸出功及h值，并與公認值比較。2.，光源位置固定時，測光電管的正向伏安特性曲線，驗證飽和電流與光強關系。六、試驗數(shù)據(jù)記錄1.2.七、試驗數(shù)據(jù)處理1.在四種單色光下光電管的伏安特性曲線如圖得到普朗克常量為h6.65311034Js。Uv的關系曲線如圖得到光電管陰極材料的紅限頻率v 8.28105nm；0A5.511019J；h6.65311034Js；0公認值h02.

6.631034Js，故相對誤差為0.34%。光電管的光電特性曲線如圖八、結論測得的普朗克常量h