光电效应实验报告模板

光电效应实验模板 南昌大学物理实验报告 课程名称: 大学物理实验 实验名称: 光电效应 专业班级: 土学院: 建筑工程学院 木工程154 学生姓名: 唐皓迪 学号: 6002115150 实验地点: 基础实验大楼B座309 座位号: 32 实验时间: 第12周星期二下午4点开始 一、实验目的:1.研究光电管的伏安特性及光电特性。 2.比较不同频率的光强的伏安特性曲线与遏止电压。 3.了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。 4.验证爱因斯坦方程，测定普朗克常量。 二、实验原理:当一定频率的光照射到金属面时，就有电子从金属表面逸出，从金属表面逸出的电子成为光电子。若在光电管两极加上电压 U，光电子将由 K 定向运动到 A，在回路中形成光电流 I。金属中的电子吸收一个频率为 v 的光子时，便会获得这个光子的全部能量，如果这些能量大于电子 12h,,mv摆脱金属表面的溢出功 W，电子就会从金属中逸出，按照能量守恒原理有此式成为爱因m2 12mv斯坦方程，其中 h 为普朗克常量，ν为入射光频率， 为光电子飞出金属后所具有的最大动能，m2 W 是电子从金属内部逸出所需的溢出功，根据此式可知，存在截止频率ν使hν-W=0,此时吸收的光0子动能恰好用于抵消电子溢出功而没有多余的动能。只有当入射光频率ν?ν时才能产生光电流。不同0 金属溢出功不同，所以有不同的截止频率。 1.光电效应的基本实验规律 (1)伏安特性 无光照阴极时，电路中没有电流。有光照射时，阴极释放电子产生电流。加速电势差 U 越大，阴极AK电流越大，当 U 增加到一定数值后，阴极电流不再增大而达到饱和值 I，I 的大小和光照强度成正AKSS比，实验时记录各个电压对应的电流画出曲线，即可得到光电管的伏安特性曲线。 (2)遏止电压及普朗克常量的测量加速电势差 U 变为负值时，阴极电流会迅速减少，当 U 减少AKAK到一定值时，阴极电流变为零。此时对应的电势差成为遏止电势差 U。用不同频率的色光照射阴极，a 测出对应的遏止电势差，画出 U-ν图，由图线的斜率可以求出 h。 a 三、实验仪器:光电效应测定仪 1.实验仪器构成:光电效应测定仪由光电检测装置和测定仪主机两部分组成。光电检测装置包括光电管暗箱、汞灯灯箱、汞灯电源箱和导轨等。 2.实验主机为光电效应测定仪，主要包含微电流放大器和直流电压发生器。 3.光电管暗箱:安装有滤色片、光阑、挡光罩、光电管。 4.汞灯灯箱:安装有汞灯灯管、挡光罩 5.汞灯电源箱:箱内有镇流器，提供汞灯电源 四、实验内容和步骤:将仪器接好线，打开汞灯灯箱，预热二十分钟。 1.测量截止电势差 工作电压转换按钮于释放转改，电压调节范围是-2V~+2V，“电流量程”开关置于 -13×10A 挡。在不接入输入信号的状态下对为电流测量装置调零。将暗盒的通光孔直径调整到Φ4mm，把 365mm 滤色片转到窗口。此时把电压表显示的 U 值调节到-1.999V。打开汞灯遮光盖，电流表显示的电AK 流 I 应为负值。调节电压旋钮使电压升高，当电压升高到某一数值时电流为零，此电压即为 365mm 单色光的遏止电势差。将此数值记入表一，依次换上不同的滤色片，分别测量记录遏止电势差。 2.测光电管的伏安特性曲线 将工作电压转换按钮按下，使电压调节范围变为-2V~30V，电流量程选择×10-10A挡，重新调零。其余操作步骤与“测量截止电势差”相同，但要记录每一个电压对应的电流，记录 15 组数据，画出饱和伏安特性曲线。观察同一光阑、同一距离下 365mm 和 546mm 光线的伏安特性，记入表二，作出伏安特性曲线。 观察 365mm 谱线在同一距离不同光阑直径时的曲线。测量并记录 365mm 在同一入射距离而光阑分别为 2mm,4mm,8mm,时的电流值，记录表三。 观察同一光阑不同入射距离 365mm 谱线的饱和伏安特性曲线。在 UAK 为 30V 时，测量并记录对此谱线同一光阑时光源和光电管距离分别为 400mm,350mm,300mm 时对应电流值，记入表四。 五、实验数据与处理: 1.在实验的基础上，把我们所得到的数据制成四个，根据表一画出Ua-V关系的图形，算出每两点所对应的直线的斜率，设图中四段直线的斜率分别为 K1，K2，K3，K4分别计算出 K1，K2，K3，K4，求平均值 K ，即可用 h , e , K 求出普朗克常量。然后将 h 与公认值 h0 比较，求出相对误差 E ,(h , h)0-19-34h 。其中 e=1.602×10C，h0=6.626×10J?S 0 2.然后在根据表二画出I-U的图形，根据图表可以看出，随着 U 不断增大，I 也不断增大，当 U 增大AKAKAK 到一定数值时，I 不再增大，达到最大值I。入射光频率不同，I 也不同。 SS 3.根据表三、表四的数据可以看出，光电管的饱和电流与入射光强度成正比。 六、误差: 机器本身也许就有因为使用过久而产生系统误差 自己读数时因为数据波动而造成的微小误差 处理数据时分段求斜率再求平均值的方法产生的误差 七、思考: 1.测定普朗克常量的关键是什么,怎样根据光电管的特性曲线选择适宜的测定遏止电势差的方法, 答:画出图线，求出斜率。 2.从遏止电势差与入射光频率的关系曲线中，你能确定阴极材料的逸出功吗, 答:可以。纵轴截距乘以 e 就是逸出功。 八、附上原始数 据:.