光电效应测两普朗克常量实验报告
实验题目：光电效应法测普朗克常量实验目的：了解光电效应的基本规律，并用光电效应的方法测量普朗克常量，实验仪器并测定光电管的光电特性曲线光电管、滤波片、水银灯、相关电学仪器实验原理在光电效应中，光显示出粒子性质，它的一部分能量被物体表面电子吸收后，电子逸出形成光电子，若使该过程发生于 一闭合回路中，则产生光电流实验原理图：S 光电摊应实腕馬理5! mS-1.1-2光宅普的拱安野性歯藝图一：原理图光电流随加速电压差 U 的增加而增加，其大小与光强成正比，并且有一个遏止电位差u存在（此时光电流1=0）当u二u时，aa光电子恰不能到达A，由功能关系：而每一个光子的能量"加，同时考虑到电子的逸出功A,由能量守恒可以知道：hv = -iHV2-i-A2这就是爱因斯坦光电效应方程 若用频率不同的光分别照射到 K 上，将不同的频率代入光电效 应方程，任取其中两个就可以解出：叫—勺_A其中光的频率y应大于红限= h，否则无电子逸出根据这个公 式，结合图象法或者平均值法就可以在一定精度范围内测得h值实验中单色光用水银等光源经过单色滤光片选择谱线产生；使用 交点法或者拐点法可以确定较准确的遏止电位差值实验内容： 1、在光电管入光口装上365nm的滤色片，电压为-3V,调整光源和光电管之间的距离，直到电流为-0.3mA,固定此距离， 不需再变动；2、 分别测 365nm,405nm,436nm,546nm,577nm 的 V-I 特性曲线，从 -3V到25V，拐点出测量间隔尽量小；3、 装上577滤色片，在光源窗口分别装上透光率为25%、50%、75%的遮光片以及0、100%两种情况，加20V电压，测量饱和光电流 Im和照射光强度的关系，作出Im-光强曲线；评分4、作Ua-V关系曲线，计算红限频率和普朗克常量h,与标准值 进行比较。
数据处理和误差分析：本实验中测量的原始数据如下：表一：365nm光下电压和光电流电 压U/V-3.0-2.0-1.58-1.41-1.28-1.21-1.15-1.11-1.01-0.98-0.80电 流I/uA-0.3-0.3-0.2-0.100.10.20.30.50.71.1电 压U/V-0.61-0.51-0.45-0.39-0.31-0.23-0.19-0.1100.20.4电 流I/uA1.92.32.73.1.3.53.94.34.75.66.46.8电 压U/V0.60.80.911.001.091.201.232.523.004.107.2电 流I/uA10.010.610.811.011.211.311.414.515.017.119.2电 压U/V9.811.012.013.015.018.120.022.024.025.0电 流19.719.920.120.020.020.521.021.221.421.6I/uA表二：405nm光下电压和光电流电 压U/V-3.00-1.5-1.28-0.95-0.88-0.78-0.70-0.53-0.41-0.29-0.19电 流/uA-0.20-0.2-0.100.10.30.51.11.82.53.2电 压U/V00.200.510.811.171.501.902.493.005.08.0电 流I/uA4.56.07.48.79.810.711.612.513.415.116.0电 压U/V12.015.018.021.023.025.0电 流I/uA16.616.717.017.117.317.5表三：436nm光下电压和光电流电压U/V-3.00-2.00-1.50-1.01-0.81-0.70-0.63-0.59-0.51-0.42-0.29电流I/uA-0.1-0.1-0.100.10.20.30.50.71.11.9电压U/V-0.1300.200.580.821.201.722.504.04.55.0电流I/uA2.73.75.06.97.78.810.011.413.413.613.8电压U/V5.56.57.08.08.59.013.017.020.023.025.0电流I/uA14.214.714.915.115.215.316.016.016.116.116.2表四：546nm光下电压和光电流电压U/V-3.00-0.53-0.46-0.41-0.39-0.35-0.30-0.28-0.19-0.100电流I/uA-0.100.10.20.30.50.71.11.82.33.0电压U/V0.150.400.71.001.301.692.102.503.005.08.0电流I/uA4.25.56.87.98.89.710.611.212.114.716.0电压U/V10.013.016.020.023.025.0电流I/uA16.717.117.217.217.217.7表五：577nm光下电压和光电流电 压-3.00-0.50-0.40-0.33-0.29-0.21-0.1100.300.801.21U/V电 流I/uA0.00.00.10.20.30.50.81.22.12.83.2电 压U/V1. 802.503.005.08.010.012.014.016.017.019.0电 流I/uA3.43.63.74.04.14.14.24.24.14.14.1电 压U/V21.023.025.0电 流I/uA4.24.24.2表六：在不同透光率下的饱和光电流（577nm光下）100%75%50%25%0%4.33.42.11.20电流单位：根据以上表一至表五的数据，可分别作出各种不同波长（频率）光下，光电管的V-I特性曲线：图二：365nm光下光电管的伏安特性曲线图三：405nm光下光电管的伏安特性曲线图四：436nm光下光电管的伏安特性曲线图五：546nm光下光电管的伏安特性曲线u/V图六：577nm光下光电管的伏安特性曲线根据以上五个图，利用拐点法可确定在不同光频率下的遏止电压差值，列表如下X/nmv/HzUa/V3658.22X10141.434057.41X10141.304366.88 X 10141.015465.49X10140.835775.20X10140.51表七：光频率和遏止电压的关系由此作出频率-遏止电压图，用直线拟合：Ua/V1.61.41.21.00.80.60.4Lin ear Fit of BB2.77228匚-15——4.50612匚-164.00E+0144.50E+0154.00E+0154.50E+0164.00E+0164.50E+0174.00E+0174.50E+0184.00E+0184.50E+014v/HzEquatio nazj: n — ”几y = a + b xc ccccoAdj. R-Square0.90208\ /a|i〔avalueSlopeUa-Y关系图普朗克常量h二ek=1.602X 10-19X2.772X10X IO-15 J • s =4.440X 10-34 J • s 截止频率 y=4.464 X 1014Hzh = = 丨二 33 6^%误差分析：〃相对误差 真实值 6.63本实验最后处理数据得到的误差非常大，大约 1/3。
由于本实验的仪器不精确及人的读数误差，及实验本身原理导致的误 差及当时实验环境影响因此实验存在较大误差也不能完全说是实 验失败了对于表六中关于光电流和光强度的关系，可以作出下图：Au/m图八：光饱和电流和光强度的关系从上图可以看出，在误差范围内，光饱和电流和光强度成正比例 关系，不做定量计算。
