光电效应测普朗克常量实验报告.docx

南昌大学物理实验报告课程名称:普通物理实验(2)实验名称:光电效应测普朗克常量学院:专业班级:学生姓名:学号:实验地点:座位号:实验时间:实验目的:研究光电管的伏安特性及光电特性。比较不同频率光强的伏安特性曲线与遏制电压。了解光电效应的规律,加深对光的量子性的理解。验证爱因斯坦光电效应方程,并测定普朗克常量h。实验仪器: YGD-1普朗克常量测定仪(内有75W卤钨灯、小型光栅单色仪、光电管和微电流测量放大器、A/D转换器、物镜一套)图(1)1—电流量程调节旋钮及其量程指示; 2—光电管输出微电流指示表;3—光电管工作电压指示表; 4—微电流指示表调零旋钮;5—光电管工作电压调节(粗调); 6—光电管工作电压调节(细调);7—光电管工作电压转换按钮; 8—光电管暗箱;9—滤色片,光阑(可调节)总成; 10—档光罩;11—***灯电源箱; 12—***灯灯箱。实验原理:光电效应的实验示意图如图1所示,图中是光电管,是光电管阴极,为光电管阳极,为微电流计,为电压表,为电源,为滑线变阻器,调节可以得到实验所需要的加速电位差。光电管的、之间可获得从到再到连续变化的电压。实验时用的单色光是从低压***灯光谱中用干涉滤色片过滤得到,其波长分别为:。无光照阴极时,由于阳极和阴极是断路的,所以中无电流通过。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)。加速电位差越大,阴极电流越大,当增加到一定数值后,阴极电流不再增大而达到某一饱和值,的大小和照射光的强度成正比(如图2所示)。加速电位差变为负值时,阴极电流会迅速减少,当加速电位差负到一定数值时,阴极电流变为“”,与此对应的电位差称为遏止电位差。这一电位差用来表示。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)。1、饱和电流的大小与光的强度成正比。2、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,即: 因为,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。的关系可用爱因斯坦方程表示如下: (2) 实验时用不同频率的单色光照射阴极,测出相对应的遏止电位差,然后画出图,由此图的斜率即可以求出。如果光子的能量时,无论用多强的光照射,都不可能逸出光电子。与此相对应的光的频率则称为阴极的红限,且用来表示。实验时可以从图的截距求得阴极的红限和逸出功。本实验的关键是正确确定遏止电位差,画出图。至于在实际测量中如何正确地确定遏止电位差,还必需根据所使用的光电管来决定。下面就专门对如何确定遏止电位差的问题作简要的分析与讨论。 遏止电位差的确定:如果使用的光电管对可见光都比较灵敏,而暗电流也很小。由于阳极包围着阴极,即使加速电位差为负值时,阴极发射的光电子仍能大部分射到阳极。而阳极材料的逸出功又很高,可见光照射时是不会发射光电子的,其电流特性曲线如图4所示。图中电流为零时的电位就是遏止电位差。然而,由于光电管在制造过程中,工艺上很难保证阳极不被阴极材料所污染(这里污染的含义是:阴极表面的低逸出功材料溅射到阳极上),而且这种污染还会在光电管的使用过程中日趋加重。被污染后的阳极逸出功降低,当从阴极反射过来的散射光照到它时,便会发射出光电子而形成阳极光电流。实验中测得的电流特性曲线,是阳极光电流和阴极光电流迭加的结果,如图5的实线所示。由图5可见,由于阳极的污染,实验时出现了反向电流。特性