《2022年2022年光电效应和普朗克常数的测定 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年2022年光电效应和普朗克常数的测定 .pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、实验 十一 光电效应和普朗克常数的测定实验背景：光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时，会有电子从金属表面溢出的现象。光电效应对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。一，实验目的1，了解光电效应2，利用光电效应方程和能量守恒方程，求出普朗克常数3，测量伏安特性曲线4，探索电流与光阑直径之间的关系，求表达式5，探索电流与距离之间的关系，求表达式二，实验原理爱因斯坦的光电效应方程：h* =mvo2/2+A 含义：由光量子理论，光子具有能量为h*。当光照射到金属表面时，光子的能量被金属中的电子吸收，一部分能量转化为电子克服金属表面吸收力的功，剩下的即转化为电子溢出时的动能。即实现
2、能量守恒。如果外加一个反向电场，将会减弱电子运动的动能，当刚好相抵消时， 回路中电流为零。此时有 eUo=m*v2/2; 代入上式中，有h*=e*Uo+A 进行变换，得Uo=h/e* -C C 为一个常数。因此，只要求出Uo 和的关系，求出斜线的斜率，即可知道普朗克常数。三，实验仪器ZKY-GD-4型智能光电效应实验仪5 个透射率分别为365.0nm 404.7nm 435.8nm 546.1nm 577.0nm 个盖子3 个直径分别为2mm，4mm，8mm 的光阑四，实验数据与数据处理1，测定截止电压Uo L=400mm ；光阑孔径 =4mm 分别用五种滤光片，调节电压使回路电流为0，记录截
3、止电压Uo 波长（nm ）365.0 404.7 435.8 546.1 577.0 Uo（V）-1.719 -1.386 -1.178 -0.618 -0.468 由公式 c=* ，可计算各波长光所对应的频率频率（10(14)Hz ）8.22 7.41 6.88 5.49 5.20 Uo （V）-1.719 -1.386 -1.178 -0.618 -0.468 用 MATLAB作截止电压Uo-频率 图，并进行最小二乘法拟合：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，
4、共 5 页 - - - - - - - - - R-Square=99.95% ，显然成线性关系，得斜率|k|=0.4099 由公式： Uo=k*-A=h/e* -A 得h=k*e 其中 e = 1.602176565(35)10-19 J 得实验值普朗克常量h=6.5673 10（-34 ） J s普朗克常数标准值：h=6.62606957(29) 10（ -34） J s误差 =0.6% 2，伏安特性曲线测量L=400mm ；光阑孔径 =4mm 分别用五种滤光片，电压从0V-50V，每 2V 测量一次电流值波长（nm ）365 405 436 546 577 电压（ V）电流 (*10(-
5、10)A) 电流(*10(-11)A) 0 2.1 1.5 1.9 2.9 1.4 2 5.7 2.9 4.0 6.0 3.8 4 9.2 4.0 5.8 8.3 5.8 6 12.0 5.0 7.1 12.3 7.2 8 14.6 5.7 8.3 15.1 8.4 10 16.9 6.5 9.4 19.5 9.1 12 19.1 7.1 10.4 21.1 9.6 14 22.2 7.8 11.4 22.4 10.1 16 24.1 8.4 12.2 23.3 10.4 18 25.8 9.0 12.9 24.2 10.7 20 27.6 9.4 13.6 24.9 10.9 22 29.1
6、 9.9 14.2 25.6 11.1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 24 30.5 10.2 14.8 26.1 11.3 26 31.7 10.6 15.2 26.6 11.5 28 32.7 10.9 15.7 27.1 11.7 30 33.6 11.0 16.0 27.5 11.9 32 34.4 11.3 16.3 27.9 12.1 34 35.2 11.6 16.6 28.2 12.3 36 3
7、6.0 11.7 16.8 28.5 12.4 38 36.6 11.9 17.0 28.9 12.5 40 37.3 12.1 17.2 29.2 12.6 42 37.9 12.2 17.4 29.5 12.7 44 38.4 12.4 17.6 29.8 12.8 46 38.9 12.5 18.2 30.1 12.9 48 39.4 12.7 18.3 30.3 13.1 50 39.8 12.8 18.5 30.7 13.2 使用 MATLAB ，作出电流I 和电压 U 的关系曲线：3，作出电流I 和光阑直径的曲线，并求出关系式选择波长 405nm L=400mm U=20V 光阑直
8、径（ mm ）2.0 4.0 8.0 电流（ *10 （-10 ）A）3.7 9.4 33.3 作图并拟合：I-U 伏安特性图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 当方程形式为y=a*x2+b 时， R-square 高达 99.99%.即可认为完全符合这种方程形式。由于光阑改变的是光通量即面积，与半径有平方关系，在理论上也可以作出合理解释。因此认为此方程可信，电流与光阑孔径所满足的关系为：y=0.4946*x2+1.
9、617 其中 x 为光阑孔径（ mm） ，y 为电流（ 10(-10)A）4，作出电流I 和距离 L的曲线，并求出I 与 L关系式选择波长 405nm 光阑直径 4mm U=20V L(mm) 电流（ *10(-10)）A 300.0 18.6 310.0 17.4 320.0 16.2 330.0 15.1 340.0 14.1 350.0 13.1 360.0 12.2 370.0 11.5 380.0 10.8 390.0 10.2 400.0 9.7 作图并拟合：认为光源为点光源， 因此一定距离处的光强与距离的平方成反比。由此进行拟合， 结果显示，R-square 为 99.95%，即
10、基本符合此关系式，即电流与距离所满足的关系式为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - y=(1.868e+06)*x(-2)-2.092 其中 y 为电流（ *10(-10)A ） ,x 为距离（ mm）五，思考与总结1，误差分析：普朗克常数的误差较小，认为是实验仪器造成的，即由于室内温度，湿度，光线的亮暗， 仪器老化等造成的难以避免的误差，且实验仪器的精度有限，显示屏上的数字经常左右摇摆不定，给准确读数造成了困难。对于这样的结果，应该说非常理想了。求电流和光阑， 距离的关系式的实验中，拟合结果均比较理想，认为不存在实验操作上的误差。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -