PAGEPAGE6實(shí)驗(yàn)試做報(bào)告試做者姓名蘆立娟，魯曉東，竺江峰，屠華，夏雪琴，尹會(huì)聽，趙仲飚試做日期20試做地點(diǎn)西區(qū)1號(hào)樓416實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)名稱普朗克常數(shù)測(cè)定儀的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：儀器的原理圖：2、愛因斯坦光電效應(yīng)方程：陽(yáng)極陰極陽(yáng)極陰極石英窗3、實(shí)驗(yàn)原理：4、實(shí)驗(yàn)公式：只要用實(shí)驗(yàn)方法作出不同頻率下的截止電壓Us與入射光頻率的關(guān)系曲線—(直線)，并求出此直線的斜率k，就可以通過求出普朗克常數(shù)h.5、方法：做圖法（拐點(diǎn)法）。實(shí)驗(yàn)用器材：1、光源2、光電管（1）燈管型號(hào)：低壓汞燈(1)陽(yáng)極:φ25mm（2）譜線范圍：320.3nm～872.0nm（2）陰極：銀-氧-鉀材料（3）可用譜線：365.0nm、404.7nm、 （3）通光窗口：無鉛多硼硅玻璃435.8nm、491.6nm、（4）峰值波長(zhǎng)：350nm±1nm546.1nm、577.0nm（5）光譜響應(yīng)范圍：320nm～700nm（6）最小陰極靈敏度：1μA/1m3、ZD-Ⅱ型介質(zhì)膜干涉濾光片組（1）選用中心波長(zhǎng)：365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm（2）性能：除365.0nm以外，其他均為鍍窄帶多層介質(zhì)膜干涉濾光片（3）通光口徑：φ=(5—15)mm4、GD-Ⅲ型光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀（含光電管工作電源）5、測(cè)量誤差：測(cè)量h值與公認(rèn)值比較相對(duì)誤差不大于8%實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及分析：見附件.所用儀器狀況分析：1、部分儀器零點(diǎn)不穩(wěn)定。2、最一位數(shù)據(jù)跳動(dòng)不穩(wěn)定。；3、儀器基本能滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)難度及效果分析：1、本實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)難點(diǎn)如下：〈1〉根據(jù)講義及說明書自己動(dòng)手進(jìn)行測(cè)量?！?〉理解實(shí)驗(yàn)原理及根據(jù)原理進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的多種方法?！?〉實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范，建議教師詳細(xì)講解。2、主要誤差分析較難；3、清楚實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序；4、作為提高性實(shí)驗(yàn)，儀器調(diào)節(jié)和實(shí)驗(yàn)規(guī)范操作及合格實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫難度不大，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解及根據(jù)公式進(jìn)行正確的測(cè)量，和對(duì)結(jié)果進(jìn)行定量分析難度較大。其它建議：為避免學(xué)生誤操作損壞儀器建議：使用多媒體進(jìn)行原理講解，特別是實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)；2、對(duì)重、難點(diǎn)及儀器易損壞部分重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)；教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)意見：簽字：年月日附件：數(shù)據(jù)與處理：（GD—Ⅲ南京激光儀器廠光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀）光闌孔直徑Φ=10mm；1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：距離：L=27.13mm電壓值量程：-3.00—+3.00V；電流值放大倍率×10-11365nm405nm436nm546nm577nmU（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11Α）U（V）I（×10-11Α）U（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11?。?3.14-7-3.14-5-3.14-9-3.14-9-3.14-3-2.61-6-2.83-4-2.35-8-2.04-8-2.92-2-2.32-5-2.09-3-1.94-7-1.02-7-0.99-1-2.08-4-1.67-2-1.56-6-0.73-4-0.600-1.95-2-1.53-1-1.42-5-0.70-2-0.554-1.88-1-1.460-1.27-1-0.690-0.5012-1.820-1.372-1.240-0.663-0.4520-1.791-1.307-1.177-0.648-0.4029-1.688-1.201-1.1021-0.5835-0.3543-1.6412-1.0952-1.0053-0.5456-0.2574-1.5519-0.9593-0.9570-0.45108-0.15115-1.4544-0.90108-0.8988-0.45108-0.05158-1.3886-0.70159-0.80121-0.401450.00158-1.30159-0.46160-0.70158-0.351590.27160-1.091600.42160-0.60159-0.301590.291603.141603.091600.26160-0.041600.351602、作圖（一）U-I分圖(反向接法)波長(zhǎng)：365nm，橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)US=-2.08US=-2.08VU波長(zhǎng)：405nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)USUS=-1.30V波長(zhǎng)：436nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)USUS=-1.17V波長(zhǎng)：546nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)USUS=-0.78V波長(zhǎng)：577nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)USUS=-0.45V截止電壓（取正值）——波長(zhǎng)表格：波長(zhǎng)（nm)365405436546577頻率（x1014HZ）8.227.416.885.495.20截止電壓(v)-2.08-1.30-1.17-0.780.45截止電壓（縱坐標(biāo)，單位：V）——頻率（橫坐4標(biāo)，單位：x1014HZ）：UUS3、數(shù)據(jù)處理：（兩種方法選一種）：利用坐標(biāo)紙：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用坐標(biāo)紙上畫出每個(gè)頻率下的伏安特性曲線，并找出相應(yīng)的截止電壓、作出截止電壓——頻率圖，找出斜率，再根據(jù)公式h=eK求出普朗克常數(shù)。利用電腦：將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)打入在Excel表格中，點(diǎn)擊“圖表向?qū)А弊鞒雒總€(gè)頻率下的伏安特性曲線圖形，確定截止電壓；再利用遏止電壓——頻率數(shù)據(jù)作出遏止電壓——頻率圖，鼠標(biāo)指向圖線，按鼠標(biāo)“右鍵”，點(diǎn)擊“添加趨勢(shì)線”，在“類型”中選則“線性（L）”，在“選項(xiàng)”中選“顯示公式（E）”，在顯示圖形上，可直接確定斜率的大小，根據(jù)公式h=eK求出普朗克常數(shù)。（3）不確定度的處理方法：在Excel中選：4個(gè)空格→fx→統(tǒng)計(jì)→Linest(雙擊)→分別在表格最上的1、2兩行中，填入原始數(shù)據(jù)；在3、4兩行中，分別填入true、true→(Cerl+Shift+Enter),則第二行第一個(gè)數(shù)據(jù)即為線性擬合不確定度。-0.4378131291.8503786720.0305078880.205495205計(jì)算：從圖上看出斜率為：0.4378x10-14；=0.030507888×10-34(J·S)=0.031×10-34(J·S)計(jì)算得：h=eK=1.6×10-19×0.4378×10-14=7.01×10-34(J·S)公認(rèn)值:h0=6.63×10－34(J·S)百分差：(最多取兩位)4、誤差分析（僅供參考）：定性分析：舉例：（1）截止電壓的取值是影響測(cè)量結(jié)果的主要原因；（2）電流的原因：由于有暗電流、本底電流、反向電流的干擾，實(shí)際的截止電壓應(yīng)在電流為零時(shí)的反向電壓與電流達(dá)到反向飽和拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的反向電壓之間，不易準(zhǔn)確找到，一般以前者或后者來近似代替，故會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。反向電流是由于在制造過程中光陰極物質(zhì)濺射到陽(yáng)極上，當(dāng)光照射時(shí)，其行為與光陰極相似，致使在截止電壓下獲得一個(gè)反向電流，隨著反向電壓的增加，反向電流趨于飽和，這是因?yàn)樵跍y(cè)量反向截止電壓時(shí)，陰極是高電位，陽(yáng)極是低電位，陽(yáng)極是的陰極材料光電子在光電效應(yīng)中的加速電場(chǎng)中所產(chǎn)生的反向電流就是在加上反向電壓后總有0.2-0.4μΑ，（隨頻率的不同而異）的光電流的原因，實(shí)驗(yàn)得知隨著反向電壓增加到一定的值時(shí)（3.00V左右），這一電流就不在增加，所有陽(yáng)極光電子都到了陰極。（3）電壓的原因：由于電流原因，導(dǎo)致本實(shí)驗(yàn)截止電壓偏大，ｈ值偏大。定量分析：（1）改變距離為L(zhǎng)=20.00mm電壓值量程：-3.00—+3.00V；電流值放大倍率×10-11A；：測(cè)得波長(zhǎng)（nm）365nm405nm436nm546nm577nmU（V）I（×10-11Α）U（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11?。︰（V）I（×10-11Α）1-3.11-3-3.11-2-3.11-3-3.11-4-3.11-22-1.94-2-1.42-2-1.51-2-1.16-3-0.62-13-1.85-1-1.34-1-1.22-1-0.73-2-0.2904-1.721-1.230-0.910-0.65-1-0.0115-1.655-1.155-0.726-0.5700.1426-1.4614-1.109-0.5624-0.4150.2597-1.0090-1.0081-0.4877-0.20680.50278-0.90165-0.94162-0.40156-0.111621.011269-0.80165-0.86165-0.34157-0.021631.11127103.111653.111653.111593.111673.14127作圖波長(zhǎng)：365nm，橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)US=-US=-1.83VU波長(zhǎng)：405nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)USUS=-1.33V波長(zhǎng)：436nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)USUS=-1.09V波長(zhǎng)：546nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)USUS=-0.57V波長(zhǎng)：577nm橫坐標(biāo)電壓U（v）縱坐標(biāo)電流I(×10-11A)USUS=-0.46V截止電壓截止電壓（取正值）——波長(zhǎng)表格：距離：L=20.00cm；光闌孔直徑Φ=10mm；波長(zhǎng)（nm）365405436546577頻率（*1014HZ）8.217.4106.8825.4925.198截止電壓（V）1.831.331.090.570.46截遏止電壓——波長(zhǎng)計(jì)算得：h20.00=eK=1.6×10-19×0.4366×10-14=6.99×10-34(J·S)理論值：h0=6.626×10-34J.S。