光电效应--物理实验报告VIP免费

光电效应实验目的：(1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解(2)测量普朗克常量h。实验仪器：ZKY-GD-4光电效应实验仪1微电流放大器2光电管工作电源3光电管4滤色片5汞灯实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。改变外加电压VAK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。1）对于某一频率，光电效应I-VAK关系如图所示。从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当VAK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。2)当VAK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：4)对于截止频率V0与频率ν的关系图如下所示。V0与ν成正比关系。当入射光的频率低于某极限值ν0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于ν0，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。实验内容及测量：1将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的VAK值，以其绝对值作为该波长对应的V0值，测量数据如下：波长/nm365404.7435.8546.1577频率/×1014Hz8.2147.4086.8975.495.196截止电压/V1.6791.3351.1070.5570.434频率和截止电压的变化关系如图所示：44.555.566.577.588.500.20.40.60.811.21.41.61.8f(x)=0.409750068032619x−1.69875020180462V0与ν的关系ν/×10^14HzV0/V由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988所以:h/e=0.4098×10−14,h=1.6×10−19×0.4098×10−14=6.5568×10−34J·s当y=0，即V0=0V时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。根据线性回归理论：k=v∙V0−v∙V0v2−v2可得：k=0.40975，与EXCEL给出的直线斜率相同。我们知道普朗克常量h0=6.626×10−34J∙s,所以，相对误差：E=h−h0h0=−0.010442测量光电管的伏安特性曲线1）用435.8nm的滤色片和4mm的光阑实验数据如下表所示：435.8nm4mm光阑I-VAK的关系VAKIVAKIVAKIVAKIVAKIVAKI0.0401.90.8584.22.3009.36.60019.512.00027.322.00035.80.0892.10.9354.42.500106.80019.912.50027.722.70036.20.1512.31.0964.92.70010.67.20020.513.00028.324.100370.2112.41.2085.32.90011.17.80021.514.20029.425.70037.90.3402.71.3255.63.200128.7002315.00030.126.80038.30.3952.91.4686.13.80013.99.10023.616.10031.127.50038.70.4703.11.6376.74.20014.89.80024.616.60031.629.50039.50.5613.31.7797.24.90016.410.20025.117.50032.330.90040.10.6563.61.9307.85.40017.410.70025.818.600330.7253.82.0008.36.10018.711.10026.319.60033.72）用546.1nm的滤光片和4mm的光阑数据如下表所示：546.1nm4mm光阑I-VAK的关系VAKIVAKIVAKIVAKI0.31.35.99.113.213.023.815.91.02.66.89.814.113.325.316.11.43.47.610.415.113.726.416.51.84.18.210.816.114.027.216.62.24.98.811.117.114.228.016.72.85.79.811.617.814.428.916.73.26.310.011.918.914.729.716.83.97.111.412.319.714.930.716.94.37.612.112.620.115.031.217.04.98.212.712.920.915.2作两种情况下，光电管得伏安特性曲线：05101520253035051015202530354045光电管的伏安特性546.1nm435.8nm电压VAK/VI/(×10-10A)由上图可知：1）光电流随管压降的增大而逐渐增大。在增大的过程中，增长速度由快变慢最终达到饱和。这一点在546.1nm的伏安特性中可以清楚地看出。2）当管压降相同时，比较两个不同波长的光电流可以发现：波长长的，即频率小的（546.1nm）光电流小；波长短的，即频率大的（435.8nm）光电流大。这也间接证明了爱因斯坦的光电流方程：hν=12mv02+A。对于同一种金属，溢出功A相等，频率高的就能得到更大的动能来克服金属的束缚，从而形...