光電效應(yīng)法測普朗克常量h

PAGE58.2.1光電效應(yīng)法測普朗克常量h（本文內(nèi)容選自高等教育出版社《大學物理實驗》）1905年，年僅26歲的愛因斯坦（A.Einstein）提出光量子假說，發(fā)表了在物理學發(fā)展史上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家密立根（RobertMillikan）用光輝的實驗證實了。兩位物理大師之間微妙的默契配合推動了物理學的發(fā)展，他們都因光電效應(yīng)等方面的杰出貢獻分別于1921年和1923年獲得諾貝爾物理學獎金。光電效應(yīng)實驗及其光量子理論的解釋在量子理論的確立與發(fā)展上，在揭示光的波粒二象性等方面都具有劃時代的深遠意義。利用光電效應(yīng)制成的光電器件在科學技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用，并且至今還在不斷開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。本實驗的目的是了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律。并用光電效應(yīng)方法測量普朗克常量和測定光電管的光電特性曲線。實驗原理當光照在物體上時，光的能量僅部分地以熱的形式被物體吸收，而另一部分則轉(zhuǎn)換為物體中某些電子的能量，使電子逸出物體表面，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，逸出的電子稱為光電子。在光電效應(yīng)中，光顯示出它的粒子性質(zhì)，所以這種現(xiàn)象對認識光的本性，具有極其重要的意義。光電效應(yīng)實驗原理如圖8.2.1-1所示。其中S為真空光電管，K為陰極，A為陽極。當無光照射陰極時，由于陽極與陰極是斷路，所以檢流計G中無電流流過，當用一波長比較短的單色光照射到陰極K上時，形成光電流，光電流隨加速電位差U變化的伏安特性曲線如圖8.2.1-2所示。光電流與入射光強度的關(guān)系光電流隨加速電位差U的增加而增加，加速電位差增加到一定量值后，光電流達到飽和值和值IH，飽和電流與光強成正比，而與入射光的頻率無關(guān)。當U=UA-UK變成負值時，光電流迅速減小。實驗指出，有一個遏止電位差Ua存在，當電位差達到這個值時，光電流為零。線在反向電流進入飽和段后有著明顯的拐點，如圖8.2.1-3所示，此拐點的電位差即為遏止電位差。實驗內(nèi)容通過實驗了解光電效應(yīng)的基本規(guī)律，并用光電效應(yīng)法測量普朗克常量。在577.0nm、546.1nm、435.8nm、404.7nm四種單色光下分別測出光電管的伏安特性曲線，并根據(jù)此曲線確定遏止電位差值，計算普朗克常量h。本實驗所用儀器有：光電管、單色儀（或濾波片）、水銀燈、檢流計（或微電流計）、直流電源、直流電壓計等，接線電路如圖8.2.1-4所示。實驗中光電流比較微弱，其值與光電管類型，單色光強弱等因素有關(guān)，因此應(yīng)根據(jù)實際情況選用合適的測量儀器。例如，選用GD-4、GD-5或1977型光電管，選用的檢流計的分度值應(yīng)在A/分度左右。如果要測量更微弱的電流可用微電流計，可測量A的電流。由于光電管的內(nèi)阻很高，光電流如此之微弱，因此測量中要注意抗外界電磁干擾。并避免光直接照射陽極和防止雜散光干擾。作的關(guān)系曲線，用一元線形回歸法計算光電管陰極材料的紅限頻率、逸出功及h值，并與公認值比較。選做測量光電管在正壓下的伏安特性曲線。測量光電管的光電特性曲線，即飽和光電流與照射光強度的關(guān)系。自行設(shè)計方案測量光電管陰極光電流在加速電壓下的伏安特性曲線，改變光源與光電管的距離d，光強正比于，