普朗克常量的测定实验报告

光电效应法测普朗克常量

PB05007204 李东永

实验目的： 了解光电效应的基本规律，并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。

实验原理： 1．光电效应实验原理如右图所示。其中S为 真空光电管，K为阴极，A为阳极。 2．光电流与入射光强度的关系

光电流随加速电位差U的增加而增加，加 速电位差增加到一定量值后，光电流达到

饱和值和值IH，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U= UA-UK变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差Ua存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。 3．光电子的初动能与入射频率之间的关系 由爱因斯坦光电效应方程hv12mvA 可见：光电子的初动能与入射光频2率ν呈线性关系，而与入射光的强度无关。 4．光电效应有光电阈存在

实验指出，当光的频率vv0时，不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程可知：v0A，h - 1 -

ν0称为红限。

爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法： he(UiUj)vivj

实验仪器： 光电管、单色仪（或滤波片）、水银灯、检流计（或微电流计）、直流电源、直流电压计等，接线电路如右图所示。

实验内容： 1．

在365nm、405nm、436nm、6nm、577nm五种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线，并根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常量h。

2．

作vUa的关系曲线，用一元线形回归法计算光电管阴极材料的红限频率、逸出功及h值，并与公认值比较。

3．

在波长为577nm的单色光，电压为20V的情况下，分别在透光率为25%、50%、75%时的电流，进而研究饱和光电流与照射光强度的关系

原始数据： 1．波长为365nm: 电压/V -3.00 -1.80 -1.45 -1.40 -1.20 -0.2 0.20 5.4 -0.1 0.40 6.3 0.0 0.60 6.8 0.2 0.80 7.5 -1.00 0.7 1.00 7.9 -0.80 1.3 1.20 8.2 -0.60 1.9 1.40 8.6 -0.40 -0.20 2.8 1.60 9.1 3.7 1.80 9.3 电流/A -0.3 电压/V 0.00 电流/A 4.5 - 2 -

电压/V 2.00 2.50 10.2 3.00 10.5 5.00 12.0 10.00 15.00 20.00 25.00 13.0 13.9 14.2 14.5 电流/A 9.5 2. 波长为405nm: 电压/V -3.00 -1.40 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 -0.1 0.0 1.00 5.6 0.2 1.20 5.9 0.7 1.40 6.2 1.4 2.2 3.0 3.8 4.4 电流/A -0.2 电压/V 0.60 0.80 5.3 1.60 1.80 2.00 2.50 3.00 6.4 6.6 6.8 7.1 7.3 电流/A 4.8 电压/V 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 8.7 9.0 9.2 9.3 电流/A 8.1 3. 波长为436nm: 电压/V -3.00 -2.50 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 -0.1 0.0 1.00 4.8 0.0 1.20 5.1 0.3 1.40 5.3 0.9 1.5 2.3 3.2 3.7 电流/A -0.2 电压/V 0.60 0.80 4.5 1.60 1.80 2.00 2.50 3.00 5.5 5.7 5.9 6.1 6.4 电流/A 4.1 电压/V 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 7.6 7.7 7.9 7.9 电流/A 7.1 4. 波长为6nm: 电压/V 电流/A 电压/V 电流/A 电压/V

-3.00 -0.1 0.80 2.8 5.00 -1.20 0.0 1.00 3.0 10.00 -0.60 0.0 1.20 3.2 15.00 - 3 -

-0.40 0.1 1.40 3.3 20.00 -0.20 0.6 1.60 3.4 25.00 0.00 1.3 1.80 3.5 0.20 1.9 2.00 3.6 0.40 2.3 2.50 3.8 0.60 2.6 3.00 4.0 电流/A 4.3 4.5 4.6 4.7 4.7 5. 波长为577nm: 电压/V 电流/A 电压/V 电流/A 电压/V 电流/A -3.00 0.0 0.80 1.2 15.00 1.5 -0.60 0.0 1.00 1.2 20.00 1.5 -0.40 0.1 1.50 1.3 25.00 1.6 -0.20 0.3 2.00 1.4 0.00 0.6 2.50 1.4 0.20 0.8 3.00 1.4 0.40 1.0 5.00 1.5 0.60 1.1 10.00 1.5 6. 波长为577nm,电压为20V:

透光率 25% 50% 75% 0.9 1.2 电流/A 0.4 数据处理: 一 . 做出五个U-I曲线:

1．波长为365nm(频率为8.221014Hz)时：其中所找点为的横坐标为—1.425

- 4 -

161412108I / uA20-2-50510152025U/ V

2．波长为405nm(频率为7.411014Hz)时：其中所找点的坐标为-0.995

1086I/uA420-50510152025U/ V3．波长为436nm(频率为6.881014Hz)时：其中所找点的坐标为-0.935

- 5 - 86I /uA420-50510152025U/ V

4.波长为6nm(频率为5.491014Hz)时：其中所找点的坐标为-0.886

I/ uA3210-50510152025U/ V 5.波长为577nm(频率为5.201014Hz)时： - 6 - 1.8I/uA1.61.41.21.00.80.60.40.20.0-0.2-50510152025U/ V 二. 1.由上述五个U-I曲线图,可以得出相应波长对应的遏止电位差为: 波长/nm 365 405 436 7 577 频率/1014Hz 8.22 7.41 6.88 5.49 5.20 颜色 近紫外 紫 蓝 绿 黄 遏止电位差/v -1.425 -0.995 -0.935 -0.886 无法读出 2.由以上数据作出线性回归直线: - 7 - 1.5V1.41.31.21.11.00.90.85.56.06.57.07.58.08.510^14Hz

Linear Regression for Data1_B:

Y = A + B * X

Parameter Value Error

------------------------------------------------------------

A

-0.17355

0.61919 0.08758

B 0.17626

------------------------------------------------------------

R SD

N P

------------------------------------------------------------ 0.8182 0.17408 4 0.1818 ------------------------------------------------------------

3.由上面线性拟合可得: 普朗克常量为he(UiUj)vivj1.610190.17610142.821034

A0.1741.610199.841013Hz 红限为 v034h2.8210

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三. 饱和光电流和光强的关系（λ=577nm,U=20V）

1.6I/ uA1.41.21.00.80.60.4%2030405060708090100110

Linear Regression for Data1_B:

Y = A + B * X

Parameter

Value

Error

------------------------------------------------------------

A B

0.1

0.09487 0.00139

0.0144

------------------------------------------------------------

R

SD

N

P

------------------------------------------------------------ 0.99087

0.07746

4

0.00913

得出结论: 1. 实验测得的普朗克常量为h2.821034;单位？ 2. 实验测得的红限为v09.841013Hz;

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