光电效应实验.doc

光电效应实验.doc光电效应测定普朗克常数
(FB8型光电效普朗克常测定仪
实
验
讲
义
杭州精科仪器有限公司
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光电效应测定普朗克常数
当光照射在物体上时，光的能量只有部分以热的形式被物体所吸收，而另一部分则 转换为物体中某些电子的能量，使这些电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应。在 光电效应这一现象中，光显示出它的粒子性，所以深入观察光电效应现象，对认识光的 本性具有极其重要的意义。普朗克常数 h是1900年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时
提出的“能量子”假设中的一个普适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理 体系是否需要用量子力学来描述的依据。
1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频率为 > 的光
子其能量为h「。当电子吸收了光子能量 h・之后，一部分消耗与电子的逸出功 W，
1 2 另一部分转换为电子的动能 一m,即
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1 2 m • v 二 h • . - W （ 1）
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上式称为爱因斯坦光电效应方程。 1916年密立根首次用油滴实验证实了爱因斯坦光电效
应方程，并在当时的条件下，较为精确地测得普朗克常数为： h = 10 ”4焦尔•秒，
其不确定度大约为 %。这一数据与现在的公认值比较，相对误差也只有 %。为
此，1923年密立根因这项工作而荣获诺贝尔物理学奖。
目前利用光电效应制成的光电器件和光电管、光电池、光电倍增管等已成为生产和 科研中不可缺少的重要器件。
【实验目的】
1•了解光电效应的基本规律，验证爱因斯坦光电效应方程。
图l光电效应实螫示意圈
2•掌握用光电效应法测定普朗克常数 h。
【实验原理】
光电效应的实验示意图如图 1所示，图中 GD是光电管，K是光电管阴极， A为光电管 阳极，G为微电流计， V为电压表，E为电 源，R为滑线变阻器，调节 R可以得到实验所 需要的加速电位差 Uak。光电管的 A、K之间 可获得从- U到0再到•U连续变化的电压。 实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干涉滤 色片过滤得到，其波长分别为：
365nm, 405nm, 436nm, 546nm, 577nm。
无光照阴极时，由于阳极和阴极是断路的，所以
G中无电流通过。用光照射阴极时，由
于阴极释放出电子而形成阴极光电流（简称阴极电流）。加速电位差
U ak越大，阴极电
流越大，当Uak增加到一定数值后，阴极电流不
再增大而达到某一饱和值 Ih，Ih的大
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小和照射光的强度成正比（如图 2所示）。加速电位差 Uak变为负值时，阴极电流会迅
速减少，当加速电位差 Uak负到一定数值时，阴极电流变为 0 ”，与此对应的电位差称 为遏止电位差。这一电位差用 Ua来表示。Ua的大小与光的强度无关，而是随着照射 光的频率的增大而增大（如图 3所示）。
饱和电流的大小与光的强度成正比。
图3光电管遏止电位的频率持性
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光电子从阴极逸出时具有初动能，其最大值等于它反抗电场力所做的功，
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即： mv e Ua
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因为Ua二「所示初动能大小与光的强度无关，只是随着频率的增大而增大。
Ua二的关系可用爱因斯坦方程表示如下：
实验时用不同频率的单色光 >