大物仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

物理仿真試驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告精選文檔精選文檔——2

光電效應(yīng)和普朗克常量確實(shí)定具有里程碑意義的光電效應(yīng)理論，10年后被具有非凡才能的物理學(xué)家密里根用19211923獎(jiǎng)。應(yīng)用前景。二、試驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆娦?yīng)根本規(guī)律，加深對(duì)光量子論的生疏和理解；了解光電管的構(gòu)造和性能，并測定其根本特性曲線；驗(yàn)證愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并測量普朗克常量。三、試驗(yàn)原理對(duì)生疏光的本性，具有極其重要的意義。1S當(dāng)無光照耀陰極時(shí)，由于陽極與陰極是斷路，所以檢流計(jì)G中無電流流過，當(dāng)用KU2光電流與入射光強(qiáng)度的關(guān)系U流到達(dá)飽和值IH

，飽和電流與光強(qiáng)成正比，而與入射光的頻率無關(guān)。當(dāng)UU UA K

變成負(fù)值時(shí)，光電流快速減小。試驗(yàn)指出，有一個(gè)遏止電位差U存a在，當(dāng)電位差到達(dá)這個(gè)值時(shí)，光電流為零。光電子的初動(dòng)能與入射光頻率之間的關(guān)系KAUUa

時(shí)，光電子不再能到達(dá)A極，光電流為零。所以電子的初動(dòng)能等于它抑制電場力所作的功。即1mv22

eUa

(1)粒子稱為光子。每一光子的能量為hv，其中hv為光波的頻率。所以不同頻率的光波對(duì)應(yīng)光子的能量不同。光電子吸取了光子的能量hv之后，一局部消耗于抑制電子的逸出功A，另一局部轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能。由能量守恒定律可知hv

1mv2A (2)2式〔2〕稱為愛因斯坦光電效應(yīng)方程。由此可見，光電子的初動(dòng)能與入射光頻率v成線性關(guān)系，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)。光電效應(yīng)有光電閾存在vv0A

時(shí)，不管用多強(qiáng)的光照耀到物質(zhì)都不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，依據(jù)式〔2〕，v0 h

v稱為紅限。0愛因斯坦，光電效應(yīng)方程同時(shí)供給了測普朗克常量的一種方法：由式〔1〕和〔2〕可得：hve|U |A。當(dāng)用不同頻率〔v,v1 2

,v,,v3

〕的單色光分別做光源時(shí)，就有

hve|U1 1hv e|U2

|A|A

hv e|Un

|Ae(UU)h i jvvi j也可由Uvh。精選文檔精選文檔——10的伏安特性曲線和確定遏止電位差值。〔有關(guān)單色儀的構(gòu)造和使用方法請(qǐng)參閱有關(guān)說明書〕，也可用水銀燈〔或白熾燈〕與濾光片聯(lián)合作用產(chǎn)生單色光。為了獲得準(zhǔn)確的遏止電位差值，本試驗(yàn)用的光電管應(yīng)當(dāng)具備以下條件：對(duì)全部可見光譜都比較靈敏；陽極沒有光電效應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生反向電流；暗電流很小?！布礋o光照耀時(shí)的電流〕，所以測得的電流值，實(shí)曲線并不與UU聽從確定規(guī)律。據(jù)此，確定遏止電位差值，可承受以下兩種方法：交點(diǎn)法：光電管陽極用逸出功較大的材料制作，制作過程中盡量防止陰極材料蒸發(fā)，2U拐點(diǎn)法：3此拐點(diǎn)的電位差即為遏止電位差。四、試驗(yàn)儀器及使用方法試驗(yàn)儀器〔汞燈〔577.0nm,546.1nm,435.8nm,404.7nm,365nm濾波片〕，50%、25%、10%的濾光片，直流電源、檢流計(jì)〔或微電流計(jì)〕、直流電壓計(jì)等。儀器的使用方法〔1〕光源〔汞燈〕：以關(guān)閉或翻開光源。光電管：高度。的窗體，以便完成試驗(yàn)中的線路連接。濾波片組盒子：〔577.0nm,546.1nm,435.8nm,404.7nm,365nm濾波片以及50%,25%,10%的濾光片〕。電源及測試系統(tǒng)：源輸出極性。五、試驗(yàn)內(nèi)容1.接線電路圖如圖4所示。、435.8nm、404.7nm伏安特性曲線，并依據(jù)此曲線確定遏止電位差值，計(jì)算普朗克常量。應(yīng)依據(jù)實(shí)際狀況選用適宜的測量儀器。例如，選用GD-4、GD-51977管，選用的檢流計(jì)的分度值應(yīng)在10-8~109A/分度左右。假設(shè)要測量更微弱的電流可用微電流計(jì)，可測量10-13~1012A干擾。并避開光直接照耀陽極和防止雜散光干擾。作Uv的關(guān)系曲線，用一元線性回歸法計(jì)算光電管陰極材料的紅限頻率、逸出功及h值，并與公認(rèn)值比較。2.，光源位置固定時(shí)，測光電管的正向伏安特性曲線，驗(yàn)證飽和電流與光強(qiáng)關(guān)系。六、試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1.2.七、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.在四種單色光下光電管的伏安特性曲線如圖得到普朗克常量為h6.65311034Js。Uv的關(guān)系曲線如圖得到光電管陰極材料的紅限頻率v 8.28105nm；0A5.511019J；h6.65311034Js；0公認(rèn)值h02.

6.631034Js，故相對(duì)誤差為0.34%。光電管的光電特性曲線如圖八、結(jié)論測得的普朗克常量h