實(shí)驗(yàn)光電效應(yīng)及普朗克常數(shù)的測定第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二當(dāng)一定頻率的光照射到某些金屬表面上時，可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，所產(chǎn)生的電子稱為光電子。

1887年赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。背景介紹第二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二愛因斯坦（AlbertEinstein,1879-1955）因在理論物理方面的成就，尤其是發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的規(guī)律，獲得了1921年度的諾貝爾物理學(xué)獎。

A.愛因斯坦

密立根（RobertAndrewsMillikan,1868-1953)因?qū)倦姾珊凸怆娦?yīng)的研究，獲得了1923年度的諾貝爾物理學(xué)獎。

R.密粒根第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測和分析，了解光電效應(yīng)的規(guī)律和光的量子性。觀測光電管的弱電流特性，找出不同光頻率下的截止電壓。了解光的量子性理論與波動理論，并驗(yàn)證愛因斯坦方程進(jìn)而求出普朗克常數(shù)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡谒捻?，共十四頁，編輯?023年，星期二光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理圖

光線照在光電管陰極K上（如右圖所示），便有電子逸出----光電子，光電子在電場作用下形成光電流，并且光照越強(qiáng)，光電流越大。在陰極K與陽極A之間加反向電場，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。實(shí)驗(yàn)原理第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律飽和光電流與入射光強(qiáng)成正比；(頻率相同）光電效應(yīng)存在一個截止頻率0

，當(dāng)入射光的頻率

＜0

時，不論光的強(qiáng)度如何都沒有光電子產(chǎn)生；光電子的初動能與光強(qiáng)無關(guān)，而與入射光的頻率成正比；只要

＞0

，無論光強(qiáng)如何，都會立即引起光電子發(fā)射。第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二光子-愛因斯坦方程愛因斯坦方程光子的能量為（1）“光量子”假設(shè)：愛因斯坦受普朗克量子假設(shè)的啟發(fā)，提出了光量子假設(shè)。（2）解釋實(shí)驗(yàn)

對同一種金屬，W

一定，EK∝與光強(qiáng)無關(guān)愛因斯坦光量子理論圓滿地解釋了光電效應(yīng)的各條實(shí)驗(yàn)規(guī)律。逸出功與材料有關(guān)當(dāng)光子照射金屬時，金屬中的電子全部吸收光子的能量hv，電子把光子能量的一部分變成它逸出金屬表面所需的功W，另一部分轉(zhuǎn)化為光電子的動能第七頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二截止電壓、截止頻率當(dāng)K、A間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Us時，光電流恰為0。Us稱反向截止電壓。光電子動能轉(zhuǎn)換成電勢能。

截止電壓的大小反映光電子初動能的大小。根據(jù)愛因斯坦方程，只有當(dāng)h≥W才會有光電子發(fā)射，即截止頻率為0

=W/h（0值隨金屬種類不同而不同）。第八頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二

實(shí)驗(yàn)中可用不同頻率的入射光照射，分別找到相應(yīng)的遏止電壓Us，就可作出Us-的實(shí)驗(yàn)直線，此直線的斜率就是。另外該直線與坐標(biāo)橫軸的交點(diǎn)，又可以求出光電陰極的截止頻率0

。由愛因斯坦方程及截止頻率截止電壓定義式可得出Us與入射光頻率成直線關(guān)系。第九頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二實(shí)際測量的光電管伏安特性曲線如下圖所示。這是由于在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時，光電管中還伴有三個現(xiàn)象，反向電流、暗電流和本底電流。曲線的下部轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€，轉(zhuǎn)變點(diǎn)B(抬頭點(diǎn))對應(yīng)的外加電壓值才是截止電壓。第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二GGQ—50WHg高壓汞燈

GDh—1型光電管

THQPC—1型微電流測試儀

實(shí)驗(yàn)儀器第十一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二實(shí)驗(yàn)步驟按照光源、光電管暗盒和微電流測試儀的順序?qū)x器安放在適當(dāng)位置。將測定儀的“電流輸入”端和“電壓輸出”端用屏蔽線與光電管暗盒上的“K”和“A”端連接。將光源上出光孔和暗盒上入光孔分別用擋光蓋蓋上，電源開關(guān)打開，讓汞燈預(yù)熱5分鐘以上，然后再打開微電流測試儀電源開關(guān)預(yù)熱20-30分鐘。充分預(yù)熱后，先調(diào)整零點(diǎn)，后校正滿度（即100微安），測量放大器“倍率”旋鈕置10-11檔。讓光源出光孔與暗盒入光孔水平對準(zhǔn)，二者間距取35-45cm并選用直徑為5mm,10mm,20mm中的任意一個孔光柵。先選擇短波通光片，電流測試儀上輸出電壓調(diào)為－5V調(diào)起，緩慢增加先觀察一遍不同濾色片下的電流變化情況，記下電流明顯變化的電壓值以便精確測量。在粗測的基礎(chǔ)上進(jìn)行精確測量記錄。由短波到長波逐次換上五種不同波長的通光片，這樣可記5組I—U值，注意測量點(diǎn)應(yīng)合理分配。并記錄入表格，讀數(shù)時在電流開始變化的地方多讀幾個值。較為準(zhǔn)確地找出抬頭點(diǎn)。第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二數(shù)據(jù)處理一、根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制不同波長的光照射下光電管的I—U伏安特性曲線，由此確定5種不同頻率的照射光所對應(yīng)截止電壓值。二、作出的實(shí)驗(yàn)直線，求此直線的斜率k；據(jù)此求出普朗克常數(shù)h＝ek（與公認(rèn)值進(jìn)行比較，計(jì)算相對不確定度）求該直線與橫軸的交點(diǎn)即截止頻率。

第十三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二波長/nm頻率/Hz特性曲線截止電壓/v365.0U