光电效应测定普朗克常数.ppt

大学物理实验 光电效应测定普朗克常数 实验简介 实验原理 实验目的 实验内容 仪器及调整 实验数据 预习题 思考题 实验简介 当光照射在物体上时 光的能量只有部分以热的形式被物体所吸收 而另一部分则转换为物体中某些电子的能量 使这些电子逸出物体表面 这种现象称为光电效应 在光电效应这一现象中 光显示出它的粒子性 爱因斯坦光电效应方程 1916年密立根首次用油滴实验证实了爱因斯坦光电效应方程 实验目的 1 了解光电效应的基本规律 验证爱因斯坦光电效应方程 2 掌握用光电效应法测定普朗克常数h 实验原理 图1光电效应实验示意图 在同一频率下 饱和光电流强度Im正比于入射光强P 在光的照射下 电子从金属表面逸出的现象 叫光电效应 光电效应是瞬时效应 当光照射到金属表面时 几乎立即就有光电子逸出 Im 图3不同频率时光电管的伏安特性曲线 图4截止电压与入射光频率的关系图 1 仅当 0 截止频率 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 2 截止电压U0与入射光频率具有线性关系 爱因斯坦对光电效应的解释 爱因斯坦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 式中h为普克朗常数 为入射光的频率 m为电子的质量 v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 实验仪器 仪器主要ZKY GD 4智能光电效应实验仪 仪器由汞灯及电源 滤色片 光阑 光电管 智能测试仪构成 仪器结构如图所示 1汞灯电源2汞灯3滤色片4光阑5光电管6基座7测试仪 实验内容 1 测试前准备 盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖 将光电管与汞灯距离调整并保持在400mm 接通测试仪及汞灯电源 预热约15min 注意 汞灯一旦开启 不要随意关闭 测试仪调零 盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖 电压 选择在 2V 2V档 电流量程 选择在10 13A档 旋转 电流调零 旋钮使 电流表 指示为零 注意 每次调换 电流量程 都应重新调零 3 调整光路 先取下光电管暗箱遮光盖 将直径为4mm的光阑及波长为365 0nm的滤光片插在光电管入射窗孔前 再取下汞灯的遮光盖 使汞灯的出射光对准光电管入射窗孔 注意 严禁让汞光不经过滤光片直接入射光电管 实验数据 1 测普朗克常数h 表1关系 光阑孔距离 作出图 求出直线的斜率K 即可用h ek求出普朗克常数 并与h的公认值h0比较 分别求出手动 自动时的相对误差E h h0 h0 2观测光电管的伏安特性曲线 自拟表格 记录相应数据 并简单分析 a 观察5条谱线在同一光阑 同一距离下伏安饱和特性曲线 b 观察某条谱线在不同距离 即不同光强 同一光阑下的伏安饱和特性曲线 c 观察某条谱线在不同光阑 即不同光通量 同一距离下的伏安饱和特性曲线 由此可验证光电管饱和光电流与入射光成正比 思考题 预习题 1 光电效应有哪些应用 1 何为光电效应 光电效应的分类 2 何为零电流法 3 自学Origin软件 学会简单作图 注意事项 1 本实验不必要求暗室环境 但应避免背景光强的剧烈变化 2 实验过程中注意随时盖上汞灯的遮光盖 严禁让汞光不经过滤光片直接入射光电管窗口 3 实验结束时应盖上光电管暗箱和汞灯的遮光盖