光电效应实验报告

光电效应实验 1、引言 当光束照射到金属面,会有子从金属表面逸出,象被称之时时时时时时“时时时时”时光效。 时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时于光效的研究,使人一到光的波粒二象性步 的本,促了光的量子理的建立和近代物理学的时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 展。在点效以及基于其理所制成的各光学器件时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时已广泛用于我的生生活、科研、国防事等域。时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 所以在本中,我利用光效因斯坦的方程行时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时,并且出普朗克常量,了解并用光效的各 时时时时时时时时时时时律,加深光的粒子性的。 2、实实原理 1.光效就是在光的照射下,某些物内部的子背时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 光激出来形成流的象,量子性是源于磁波的时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 射和吸收不而是一份一份地行,时时时时时时时时时时时时时时一份能量称之一每 个能量子,等于普朗克常数乘以射磁波的率,即时时时时时时时时时时E=h*f，f表示光子的时 率,。P 2.本的原理如右所示,用光时时时时时时时时时时时时时时时时时时度强AK AP的色光照射光管极时时时时时时时时时时K,时时极 V放出的子在源生的时时时时时时时时时时 的作用下加速向A移,在回时时时时 路中形成光流,光效有时时时时时时时时 以下律,时时时时时 1)在光强P一定,随着时时时时U的增大, 光流逐增大到和,和流与入射光时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时成正比。强 2)在光管两端加反向是,光流小,在理想时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 状下,光流减小到零明子无法打到时时时时时时时时时时时时时时时时时时时A,此时eUo=1/2mv^2。 3)改入射光率时时时时时时f时时时,截止Uo也随之改,时时Uo与f成性系,时时时时时 并且存在一个截止率时时fo,只有当f>fo时,光效才可能生,时时时时时时时时时时 时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时波称之截止波，限,,截止率与fo有。时时 4)时时时时时时时因斯坦的光效方程:hf=1/2m(Vm)^2+W,其中W时时子脱离金属所需 要的功,即逸出功,与2)中方程立得:时时时时Uo=hf/e – W/e。 3.光:光具件中光学元件的、框架或特置的孔屏障称光,时时时时时时时时时时时时时时时时时 时时时时光学系 中能限制成像大小或成像空范的元件。地光就是时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 控制光束通多少的。主要用于通的光束的时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时弱和照明范。强 3、实实实实实实装置及程 实实装置 光管、高汞灯，源,,光效,,色片，紫外时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时365nm, 紫404.7nm,时435.8nm,时546.1nm,黄577nm,,孔径光，时时2mm,4mm,8mm,;时时装 置的像已在告中出。时时时时时时时时时时时时 实实实程:始始把汞灯打,用盖子盖好,时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 实实1:量普朗克常数时时时时时时时h; 1)将4mm的光圈放在光管的入射孔,放好时时时时时时时时时577nm的色片,将时时时时时时时时时 0V,将按置于时时时时时时-2V——+2V档,将流量程置于“时”时时时时10^-13 档,将流入断,零后重新接上,时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 2)时时时时时时时时时时此的流表示数0.6*10^-13,减小此略有小在时时时时时时时时时时时时- 1.9V时时示数-2.1，量程不,时时,增大到时时时1.5V时时时流表示数-0.4, 3)打高汞灯的盖子,流正,之后减小时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时至光流零,遮光后察此流表示数在-0.8~-0.9跳,时时 而后打盖子,减小至流表示数时时时时时时时时时时时时时时时-0.9,此有无光流时时时时时时 表示数不,此的即截止。时时时时时时时时时时时时时时 4)更不同波的色片,按照以上的方法出时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 相波下的截止,并,由数据合出时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 截止与入射光率的系,并算普朗克常量时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时h。实实2:量光管的伏安特性曲,时时时时时时时时时时时时时 1)将按置于时时时时时时-2V——+2V档,将流量程置于“时”时时时时10^-13A档 位,将流入断,零后重新接上。时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 2)时用4mm的光及时时546.1的色片,由于时时时时时时-2V-----+2V档之流时时时时 化快,故在此区内多去一些数据点，时时时时时时时时时时时时时时时时时时0.15V一个,,量至时时时U=- 0.006V时时时时时时时时由于更流表量程至10^-12A,故重新行零,在时时时时时时 U=2.4V时时时时时时时时更表量程至-2V-----+30V,再次零,此逐时时时时时时时 增大数据点的隔，时时时3V一个,,在U=4.0V时时时时时时时时更流表量程至10^- 11A,再次零,时时时 3)依次以上数据到表格中,并且描出其化曲,时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时实实3:入射光的波与光流大小的化系时时时时时时时时时时时时; 1)根据伏安特性曲将控制在时时时时时时时5.0V,原因在于此流于时时时时时时 比合适的位置,更光不会造成流表时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 量程的改,减少了改量程要零的麻,时时时时时时时时时时时时时时时时 2)将表量程置于时时时时时时时-2V-----+30V,根据以上果将流表时时时时时时时时 量程至时时10^-11A,将流入断,零后重时时时时时时时时时时时时时时时时时 新接上。 物理，上,时时时时时 3)时取546.1nm的色片,时时时时5.0V的,更不同口径的光时时时时时时时时时时时时 以改入射光的时时时时时时时时时时时时时时时时时度,并且光口径与的光强 流的,合出口径面与光流的系像。时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 实实4:研究入射光波与光流的系,时时时时时时时时时 1)时取4mm的光,时时将表量程置于时时时时时时时-2V-----+30V,时时时于4.0V,时流表 量程置于10^-11A,将流入断,零后重时时时时时时时时时时时时时时时时时 新接上。 2)依次更不同波的光片,相光片下的时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 光流的大小,根据数据描出数据点,察时时时时时时时时时时时时时时时时时时入射光波与光流时时时时时 的系。时时时 时时时时做: 分时时时时时时时时改波，光4mm,时光片365nm,,改光时时时时时时时时直径，光2mm,光片时时时 546.1nm,而后按照时时2中的量数据的方法,相的数时时时时时时时时时时时时时时时时 据并出其伏安特性曲,并适当的行比时时时时时时时时时时时时时时时时时时 4、实实实果 实实1:以下数据的表格及合出的时时时时时时时时时时时时时时时Uo~f曲:时时 测量普朗克常数h 光测,4mm 序号波测;nm,反向截止测测(V)测率;Hz, 1577.0 0.569 5.199E+14 2546.1 0.703 5.493E+14 3435.8 1.258 6.884E+14 4404.7 1.501 7.413E+14 5365.0 1.858 8.219E+14 右即时时时Uo~f的合曲,合方程时时时时时时时时时时 Uo=4.23E-15*f+1.63,测合系测数0.9991～其中斜率的不定度测确6*E-17～截距的不定度测确0.04,测测于测因 斯坦方程Uo=(h/e)f-W/e 得到h=;6.77+-0.06,*10^-34。 实实2:以下数据的表格及光管的伏安特性曲,时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时 光测管的伏安特性曲测 光测,4mm 光波测,546.1nm 序号测测;V,测流;A,序号测测;V,测流;A,1;10^-13,-1.992 -5.600E-13220.284 3.730E-10 2-1.803 -5.300E-13230.620 5.620E-10 光效时时时 3-1.561 -5.100E-13240.790 6.630E-10 4-1.335 -5.000E-13251.028 7.990E-10 5-1.130 -4.900E-13261.259 9.120E-10 6-0.915 -4.600E-13271.500 1.071E-09 7-0.828 -4.100E-13281.812 1.252E-09 8-0.752 -3.000E-13291.963 1.337E-09 9-0.728 -2.300E-13302.4 1.656E-09 10-0.703 -1.000E-13313.0 1.866E-09 11-0.691 -1.000E-1432;10^-11,4.0 2.390E-09 12-0.638 6.400E-13335.0 2.600E-09 13-0.582 1.660E-12348.0 3.550E-09 14-0.521 3.220E-123511.0 4.350E-09 15-0.428 6.200E-123614.0 4.660E-09 16-0.354 9.020E-113717.0 5.020E-09 17-0.229 1.436E-103820.0 5.240E-09 18-0.170 1.738E-103923.0 5.490E-09 19-0.133 1.899E-104026.0 5.530E-0920;10^-12,-0.006 2.400E-104129.0 5.650E-09 210.104 2.970E-104231.2 5.730E-09 本测测测在第20,32据测更测测流倍率～第个数30更测测测量程个 右即时时时光测,4mm光波测,546.1nm 测光测管的伏安特性曲 测～由测表可知～在测 测由-2到-0.8左右之测 测化测光测流基本 不测～而后到3V都成指 数从快速上测～4V 测始光测流的增测 逐测测得测慢～到25V以后光测流的测基本测于平测～ 测测3, 入射光强度光测流大小与 光波测,546.1nm 测测,5.0V 序光测面测;mm^2,光测直径d(mm)光测流;A,号 127.20E-113.1415 242.60E-1012.566 381.03E-0950.264 右测测光测面测光测流的测系～与光是控制光束通多少的,故光束时时时时时时时时时时时时时时时时时通多少与光面成正比,以光面来代时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时时得到右所示系,合方程强替光I=kS,得到的方程时I=2.05E-11*S,测合度测0.99992～斜率不定度测确0.01E-11～ 物理，上,时时时时时 测测4,据及散点测如下,数 入射光波测光测流大小的测系与 光测,4mm 测测,4.0V 序号波测;nm,光测流;A, 15772.540E-10 25462.460E-10 34361.215E-09 44057.420E-10 53653.140E-09 由上面的据及散点测测测光波测光测流有测测的测化测系～但测测测是着波测的增数与并没体随大～光测流先小后增大～然后再小。减减 测做测测, 本测测测测二的容相同～测果也都是先基本不测～而后指增测～再增测慢～最后测与内数减 于平测。测测据及测测表格都附于测测测告的最后。数 五、测测和 测测1, 测测据测合分析测得普朗克常量 数h=;6.77+-0.06,*10^-34,测普朗克常量的测测测 6.626*10^-34偏大～测生测差主要有以下原因,几个 1)测量截止测测测测然采用了测测法能系测测差控制在一测小的范测～但是由于光测效测测将个 测测本身示在不停跳测～在一定测测上测测定下～而且照射高测汞后测流的最数很来灯 小测明测低于无光测的本底测流及暗测流～测测于截止测测的测量都造成一定的困测。会 2)我的测测器材中测测配套的高测汞测～故配的是无测测的高测汞测～在测量各波测测与灯灯坏 测的截止测测测～由于汞和光测管的相测位置不能固定～所以测量件有略微不灯个条 同～测截止测测的测量造成一定的影。会响 测测2, 本测测所得的伏安特性曲测大致测足其测有的测化测系～测测始测由于测测增大～被加速打到A 的测子也就越越多～但是由于光测效测测生的测子有限～故测流增大到一定那程度测速来当个 度放测～最测测于平测。由测测测果看我测的测量方法,在测量中我测分了段;并来两-2V+2V,—— +2V+30V——,测量～原因就在测测段有着不同的测化测测～前面那段增测快故需要多取来与两 点提高精度～后面增测慢～故取点测隔相测测大。然所得的伏安特性曲测大致测测是测的～当 但是由测看到所得的曲测不平滑～测差主要有, 光效时时时 1)在本测测中～光测流示的跳测尤测明测都在测示的正测数当数5左右～所以测只能测察数 一取中测的测行测取～测使得测流的测存在一定的测测。会儿数数 2)测测的不存在测本测测的影更要大一些～由于此测测要测常更测量程～于是就要测零～响 测零就要到光测管～容易使光测管位置测生移测。碰很 测测3, 本测测中我测用光测面测衡量光的强度是存在测测的～光的强度只本身的振幅有测来与它～而其照射面测无测～故光测只是增加了高测汞在光测管上的照射面测～而增大光强度与灯没～ 故我测容易理解～光照在光测管上测～其面测越大～测生光测效测逸出的测子也就越很当 多～而在一合适测测的作用下～测生的测使更多的测子移向从个厂会A端～而光测流也就从相测增大。然～测然测于当I~S的测合度高达0.99992～但是由于测测中只有三测口的光测～径所以若想得到更加精的测测～测需要增加光测的口的测测测行测一步的测测。确径来 测测4, 按照测测理测分析～在光照强度～测测～及光测口一定测波测越测测～其测率越小～故来径当 光子能量越小～所以所激测出出的测子也就越小～故光测流的测测测测测是着波测的增大而体随 减小～ 但是所得到的测测测果却是先小后增大再小～原因就在于高测汞上面～由于高测减减灯 汞是由各测波测的光测合而成的～每一测波测的光的比例不均～在灯并匀436nm的测光测又增加的原因就在于高测汞部测光波测所占的比例测大～所以灯内436nm测色片测～测光的入射强度相测于其他波测的光就测强～也就是汞中各波测的光分布不均且测光所占比灯匀重测大～测致了光测流着波测的增大～先小后增大再小的测随减减象。 测做测测, 我测测所得到的伏安特性曲测;测表测测告将两个与尾测,分测测测二的曲测测行测比～大致得到如下测果, 1)保持波测不测～改测光测口测～光测管的伏安特性曲测的测化测测有测生测化～但是测径没体 的伏安特性曲测的测流测相测测小～测测测与3中的测测测果是相符合的～ 2)保持光测口不测～径改测光波测至365nm～得到的伏安特性曲测测化测测也大致相同～ 但是测曲测相测测比测平测～其增加测段的速率相测测小～体来 改测建测, 1)首先在利用测测法测量截止测测测～可测测速度放慢～多测行将几次测测以提高截止测测的测 量精度～ 物理，上,时时时时时 2)其次～测于测测测器也测测有一定的改测,更测新的测测测以方便测零～测于有测测的测测器材没 测测更新增加测测～增加光测的口径数径与目以测口光强的测系测行测一步的测测。 3)若要定性分析光强度光测流的测系～可以在高测汞测打测测用测与灯径整好测测～光测口～ 及测色片波测～测察此测光测流的测化情况～此测汞强度逐测增加～可以看到光测流灯 也逐测测大。 六、测测测测 测测1,由测测据测合曲测测数算得到的普朗克常量的测h=(6.77+-0.06,*10^-34,测测测与6.626*10^-34相差不大～基本测测了测因斯坦方程的正性～确 测测2,着测测的增大～光测流一直测于增加的测～先是基本不测～到截止测测后随状达呈指数形式快速上测～而后增加速率测测～最后曲测测于平测～后面的测做测测也同测测测了以上伏两个 安特性曲测的测化测测～ 测测3,光测流的大小光测的面测成正比～光测面测越大～射入光测管的光也就越多～故而与 光测流越大～但此测测有测明光测流光强度的测系～若要定性得到光强度光测流的测系没与与～可以按照改测建测中的3,测行测察～来 测测4,光测流光波测的先小后增大再小～测分析得到的一比测随减减个重要的测测就是高测汞灯所含的各测波测的光不均～且在匀436nm测光左右测所占比重最大～测测中在各波测光强度相同的情况下～波测越测～光测流测越小～ 测做测测,光测管的伏安特性曲测光测直及光波波测都有与径没太大测系～测化测测都相同～但是～不同波测的光波下的伏安特性曲测的测化幅度略有不同～有测测比测得波测测大曲测相测测～测陡化幅度测大～而波测小的测测测平测～而2mm光测的测是光测流测测小～但是测化测测体与4mm光测的相同。 附,测做测测据及其测数像 光测管的伏安特性曲测;改测波测, 光测,4mm 光波测,365.0nm 序号测测;V,测流;A,序号测测;V,测流;A,1;10^-13,-1.987 -2.240E-12170.915 9.560E-10 2-1.762 7.800E-13181.185 1.101E-09 3-1.626 9.020E-12191.509 1.333E-094;10^-12,-1.464 3.260E-11201.172 1.469E-09 5-1.326 5.730E-1121;10^-10,2.4 2.280E-09 光效时时时 6-1.194 8.510E-11223.4 3.040E-097-1.014 1.260E-10235.7 4.330E-098-0.864 1.670E-10247.6 5.390E-099-0.756 1.985E-102511.5 7.360E-09 10;10^-11,-0.569 2.770E-102615.5 8.670E-0911-0.321 3.700E-102717.4 9.340E-0912-0.174 4.230E-102819.9 9.890E-09130.030 5.110E-102924.0 1.080E-08140.194 5.810E-103027.6 1.153E-08150.482 7.230E-103131.2 1.189E-08160.659 8.010E-1032　　 本测测测在第4,10,21据测更测测流倍率～第个数21更测测测量程个 光测管的伏安特性曲测(改测光测) 光测,2mm 光波测,546.1nm序号测测;V,测流;A,序号测测;V,测流;A, 1;10^-13,-1.988 -3.800E-1317;10^-12,1.253 2.330E-11 2-1.688 -3.300E-13181.487 2.690E-113-1.271 -3.000E-13191.703 3.010E-114-0.971 -2.800E-13201.969 3.400E-115-0.735 -2.200E-13213.4 5.290E-116-0.618 -2.000E-14225.7 7.100E-117-0.502 4.500E-13238.4 9.800E-118-0.383 1.200E-122410.8 1.118E-109-0.260 2.250E-122513.8 1.252E-1010-0.170 3.300E-122616.5 1.340E-1011-0.052 4.720E-122718.5 1.393E-10120.139 7.130E-122821.9 1.434E-10130.338 9.800E-122925.3 1.480E-10140.557 1.306E-113028.5 1.502E-10150.749 1.565E-113131.3 1.523E-10160.992 1.925E-1132　　 本测测测在第17据测更测测流倍率～第个数21更测测测量程个