光電效應(yīng)測普朗克常數(shù)試驗(yàn)講義引言赫茲覺察光電效應(yīng)，此后很多物理學(xué)家對(duì)光電效應(yīng)作了深入的爭論，總結(jié)出光電效應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)律。1905年愛因斯坦提出“光量子”假說，圓滿19211923年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。泛應(yīng)用。參考資料.凱格納克等著，近代原子物理學(xué)〔上冊(cè)，科學(xué)出版社，0。.楊著，大學(xué)物理試驗(yàn)〔伯克利物理試驗(yàn)，科學(xué)出版社，1982。[4]史玖德編著，光電管與光電倍增管，國防工業(yè)出版社，1981。試驗(yàn)?zāi)康?、了解光電效應(yīng)及其規(guī)律，理解愛因斯坦光電方程的物理意義。2、用減速電位測量光電子初動(dòng)能，求普朗克常數(shù)。試驗(yàn)原理光電效應(yīng)金屬在光的照耀下釋放出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。依據(jù)愛因斯坦的“光量子概念每一個(gè)光子具有能量

,當(dāng)光照耀到金屬上時(shí),其能量被電子吸取,一局部耗于電子的逸出功,另一局部轉(zhuǎn)換為電子逸出金屬外表后的動(dòng)能。由能量守恒定律得〔2.2-1〕此式稱為愛因斯坦光電方程。式中h為普朗克常數(shù)，為入射光的頻率，m為電子質(zhì)量，為電子的最大速度，上式右邊第一項(xiàng)為電子最大初動(dòng)能。用光電方程圓滿解釋了光電效應(yīng)的根本試驗(yàn)事實(shí)：在一截止頻率限，當(dāng)入射光的頻率小于時(shí)，不管〔即電子數(shù)目〕只打算于光的強(qiáng)度。驗(yàn)證愛因斯坦光電方程，求普朗克常數(shù)2.2-1K為光電管陰極，A的單色光入射到光電管陰極上時(shí)，電子從陰極逸出，向陽極運(yùn)動(dòng)，形成電流。當(dāng)?shù)竭_(dá)肯定值時(shí)，流飽和如圖2.2-2中虛線所示假設(shè)某一負(fù)值時(shí)光電流為零，過反向電場到達(dá)陽極，即(2.2-2)代入〔2.2-1〕式得當(dāng)用不同頻率的單色光照耀時(shí)，有??聯(lián)立其中任意兩個(gè)方程，得(2.2-3)量普朗克常數(shù)的方法，假設(shè)從試驗(yàn)所得的關(guān)系是一條直線〔如圖 其斜率k=h/e,e為電子電荷，由此可求出常數(shù)h。這也就證明白光電方程的正確性。U-I特性曲線U-I2.2-2個(gè)銳截止點(diǎn)。(包括漫反射光)時(shí)，陽極也會(huì)放射光電子，使光電管極間消滅反向電流(陽極電流)。無光照耀時(shí)，在外加電壓下，光電管中仍有微弱電流流過，稱為暗電流。的。陽極和陰極材料不同引起的接觸電位差。4、遏止電位確實(shí)定的不同構(gòu)造與性能，承受不同方法確定。(1997型或GDh-1型)其陰極電流上升很快反向電流較小特性曲線與橫軸的交點(diǎn)可近似(GD-4開型)，反向電流簡潔飽和，可以把反向電流進(jìn)入飽和時(shí)的拐點(diǎn)〔圖2.2-2中〕電h的誤差較大。試驗(yàn)儀器2.2-4局部：試驗(yàn)儀器原理框圖302.3～872.0nm之間。。它裝在帶有入射窗口的暗盒內(nèi)，高度可調(diào)，入射窗口配有2.2-5所示。NG型濾色片獲得單色光，它是一組〔5塊〕寬帶型有色玻璃組合濾色片，有選力量。電流測量放大器。電流測量范圍～A，630.1μA(用于調(diào)零和校準(zhǔn))1μA(用于測量)兩檔。機(jī)內(nèi)附有光電管電壓，掃描用于記錄儀或微機(jī)自動(dòng)測量時(shí)，期50s。微電流測量放大器面板和后面板分別如圖2.2-6和圖2.2-7所示。電流調(diào)整開關(guān)2.微電流指示3.調(diào)零 4.校準(zhǔn)調(diào)零校準(zhǔn)與測量轉(zhuǎn)換開關(guān) 6.電壓指示 7.電壓調(diào)整8.電壓選擇開關(guān)圖2.2-6微電流測量放大器面板示意圖1.電壓輸出 2.PC-XY接口輸出 3.電流輸入 4.X輸出 5.Y輸出6.電源開關(guān) 7.電源插座2.2-7微電流測量放大器后面板示意圖試驗(yàn)內(nèi)容手動(dòng)測量光電管的U-I特性曲線。30～50cm，留意兩者光路共軸。暫不接線。接通微電流測量放大器電源，10～20測量”開關(guān)置于“調(diào)零校準(zhǔn)”檔，置“電流調(diào)整”開關(guān)于短路檔，調(diào)整“調(diào)零”100，調(diào)零和校準(zhǔn)可反復(fù)調(diào)整，使之都能滿足要求。芯導(dǎo)線將光電管陽極與地連接到后面板的“電壓輸出”插座上。點(diǎn)亮汞燈。測量光電管的暗電流.用遮光罩蓋住光電管暗盒窗口,將“調(diào)零、校準(zhǔn)、測量”開關(guān)置于“測量電管暗電流。測不同波長的單色光照耀時(shí)間電管的U-I-3V逐次換上5個(gè)濾色片，測出不同波長下的U-I曲線，在電流變化明顯的地方多幾點(diǎn)，以便準(zhǔn)確定出。X-YU-I將記錄儀的X、Y輸入分別與微電流放大器后面板上的X、Y輸出相連，將“X100mV/cm“Y1mV/cm，U-I令記錄筆抬起，以免記錄儀過載。U-IX-Y電效應(yīng)測普朗克常數(shù)軟件。用多芯接口電纜將測量放大器后面板PX-XYPC-XY連。參照GD-Ⅳ微機(jī)光電效應(yīng)試驗(yàn)儀使用說明書附錄進(jìn)展XY調(diào)零，用電腦X-Y5U-I〔.XYD。用光電效應(yīng)測普朗克常數(shù)分析軟件，測量普朗克常數(shù)，并計(jì)算試驗(yàn)誤差(相使用說明書。留意事項(xiàng)微機(jī)PC-XY接口卡上肯定不要接其他外設(shè),否則會(huì)損壞主機(jī)和外設(shè)。汞燈熄掉后要等幾分鐘才能再點(diǎn)燃,所以一般不要輕易關(guān)汞燈。數(shù)據(jù)處理手動(dòng)測量的數(shù)據(jù)處理張坐標(biāo)線上,作不同波長的單色光照耀時(shí)的U-I特性曲線確定對(duì)應(yīng)的。作同

圖線。假設(shè)為直線，則愛因斯坦方程得到驗(yàn)證。圖線的斜率求出普朗克常數(shù)h。并與h的公認(rèn)值比較，估量h的測自動(dòng)描繪的數(shù)據(jù)處理，仿h如僅憑作圖法所得結(jié)果準(zhǔn)確度不高，可用最小二乘法處理數(shù)據(jù)，求出h。*選做工程測定光電管的光電特性曲線，即飽和光電流和照耀光強(qiáng)度的關(guān)流強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪出光電特性曲線。預(yù)習(xí)思考題1、試述愛因斯坦光電方程的物理意義。

(正比于照度)為橫坐標(biāo)，光電2、何謂電子的逸出功？