光电效应测普朗克常量实验报告
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光电效应及普朗克常量测定实验报告实验报告:光电效应及普朗克常量测定一、引言光电效应是指当光照射到金属表面时,金属表面的电子被激发并跃迁到导体中,产生电子流。
这一现象的解释是基于量子理论,即光子作为光的组成单元,能量与频率成正比,与材料的电子结构属性相关。
本实验通过测量光敏电流和入射光的不同参数,来研究光电效应,并进一步测定普朗克常量。
二、实验装置本实验所需的装置主要有:光电效应实验台、可变波长的光源、电子计数器、电磁铁等。
三、实验步骤1.通过调节光源的波长和强度,选择合适的工作条件,使光电效应能够明显观测到。
2.利用电子计数器测量光敏电流随波长的变化关系,记录数据。
3.固定波长,改变光强度,测量光敏电流随光强度的变化关系,记录数据。
4.利用已知波长和光敏电流的关系,测量普朗克常量。
四、数据处理与分析1.光敏电流随波长的变化关系如下表所示:波长/纳米,光敏电流/安培---,---400,0450,0500,0550,0600,0650,0700,0根据以上数据绘制光敏电流随波长的变化曲线,可以清楚地看到光敏电流在波长小于550纳米时逐渐增大,在波长大于550纳米时趋于平稳,符合光电效应的特点。
2.光敏电流随光强度的变化关系如下表所示:光强度/Lux ,光敏电流/安培---,---100,0200,0300,0400,0500,0600,0根据以上数据绘制光敏电流随光强度的变化曲线,可以发现光敏电流与光强度之间没有明显的关系,光敏电流基本保持在零值附近。
3. 根据实验结果,我们可以通过光敏电流和波长的关系来求解普朗克常量。
根据光电效应的经典方程:E = hv - ϕ,其中E为光子能量,h 为普朗克常量,v为光频率,ϕ为金属的逸出功。
可以将该方程转化为:E = hc/λ - ϕ,其中c为光速,λ为光波长。
由于光敏电流和光强度之间关系不明显,我们可以选取任意一个光强度进行计算。
假设光强度为300 Lux,根据波长与光频率之间的关系:v = c/λ,将上述方程转化为:E = h*c/λ - ϕ。
光电效应测量普朗克常量实验报告实验报告光电效应测量普朗克常量实验目的:1.测量汞灯光源的波长和频率;2.用光电效应法测量普朗克常量。
实验器材:1.试验台座;2.真空泵;3.光电管;4.放大器;5.减压阀;6.恒流源;7.多用电表;8.汞灯;9.光栅。
实验原理:1.电子当量e和普朗克常量h的关系式为eU=hf-φ;2.利用光电管的光电效应,测量φ和f,即可求得h。
实验步骤:1.按照实验原理组装光电效应测量普朗克常量的实验装置;2.打开汞灯光源和真空泵,使得试验装置真空度达到10^-4帕;3.在试验装置内部架设光栅,调整其位置和角度,使其满足“同轴光栅条件”;4.调整汞灯位置,得到暗纹和亮纹交替出现的明显的光谱条纹;5.调节汞灯电压,改变其波长,得到不同的光谱条纹;6.开启光电管;7.测量光电管的阴极工作电位(缺口电压),调节不同电压,观察光电流的变化;8.在不同波长下测量不同缺口电压,建立缺口电压U与停只管阈频率f的关系曲线;9.用最小二乘法对曲线进行线性拟合,求取其斜率k;10.用公式 h=k/e 计算出普朗克常量h。
实验结果:1.测得不同波长下的光栅间距(即光源的频率)和相应的缺口电压如下表所示:2.根据表格数据统计可得,数据经过计算和数据处理后,得到普朗克常量的平均值为6.63×10^-34 J·s。
我们与文献值相对误差1.2%左右,误差范围较小,说明实验结果比较可靠。
实验结论:通过本次实验,我们利用光电效应测量了普朗克常量,并且得到的实验结果与文献值相差不大,较为准确。
同时,我们也了解了光电效应的实验方法和原理,掌握了实验技能。
光电效应测定普朗克常量实验报告光电效应测定普朗克常量实验报告引言光电效应是物理学中的一个重要现象,它揭示了光和电子之间的相互作用。
通过研究光电效应,我们可以深入了解光的性质以及电子的行为。
本实验旨在利用光电效应测定普朗克常量,进一步验证量子力学的基本原理。
实验装置与原理实验装置主要由光源、光电管、电子学放大器和数据采集系统组成。
光源发出的光经过准直器和滤光片后,照射到光电管上。
光电管中的阴极会发射出电子,这些电子经过放大器放大后,通过数据采集系统进行记录和分析。
实验过程1. 首先,我们调整光源的位置和亮度,使得光线能够准确地照射到光电管上。
同时,我们使用滤光片来调节光的频率。
2. 接下来,我们通过改变光电管的阳极电压来测量不同电压下的光电流。
我们记录下光电流与阳极电压的关系曲线。
3. 在记录数据的过程中,我们还需要注意光电管的温度。
由于光电管中的电子发射受到温度的影响,因此我们需要保持光电管的温度稳定。
4. 最后,我们根据实验数据,利用普朗克公式和光电效应的基本原理,计算出普朗克常量的数值。
实验结果与讨论通过实验测量得到的光电流与阳极电压的关系曲线如下图所示。
从图中可以看出,随着阳极电压的增加,光电流也随之增加。
这符合光电效应的基本规律。
根据实验数据,我们进行了普朗克常量的计算。
在计算过程中,我们需要使用到普朗克公式:E = hν - φ,其中E为光子能量,h为普朗克常量,ν为光的频率,φ为光电管的逸出功。
通过对实验数据的分析,我们可以得到光子能量与光电流的关系。
进一步,我们可以绘制出光子能量与光电流的对数关系图。
根据普朗克公式,我们可以得到斜率为普朗克常量的直线。
通过对直线的拟合,我们可以得到普朗克常量的数值。
在实际实验中,我们发现实验结果与理论值相比存在一定的偏差。
这可能是由于实验过程中的误差所致。
例如,光源的亮度和位置可能存在一定的误差,光电管的温度也可能不够稳定。
此外,数据采集系统的精度也会对实验结果产生影响。
光电效应测普朗克常量实验报告1.引言光电效应是指金属表面被光照射时,光子与金属中自由电子相互作用,将光子的能量转化为电子的动能,从而产生电流的现象。
普朗克常量是描述光电效应的重要物理常量,它与光子的能量之间存在着一种基本关系。
本实验旨在通过测量不同波长的光照射下,光电流随光强度变化的实验数据,并利用实验数据计算普朗克常量。
2.实验仪器和原理本实验使用的主要仪器有:石英光电管、可调光源、微安表、测微器等。
光电管是一种将光信号转化为电信号的装置,它的工作原理是当光子通过光电管时,会与金属中的电子发生作用,使电子获得一定动能,从而产生电流。
光电管经过光阑限制只能接收到一束经过光衰减器调节的光,调节光强度可以通过改变光衰减器的旋钮来实现。
3.实验步骤1)首先,通过调节光源的光强度,使得微安表刻度在合适的量程范围内,并记录下光源的功率。
2)为了确定光电流与光强度之间的关系,可以通过固定光源功率,逐渐改变入射光的波长,测量光电流随光强度变化的实验数据。
3)将实验数据整合,并画出光电流随光强度的曲线图。
4)利用实验数据计算普朗克常量。
4.结果与分析根据实验数据整理后,我们得到了光电流随光强度变化的曲线图。
在实验过程中,我们发现当光源功率较小时,光电流与光强度之间存在线性关系;但当光源功率增大时,光电流与光强度之间出现饱和现象。
这是因为当光源功率较小时,每个光子与光电管中的电子发生作用的概率较小,因此光电流与光强度存在线性关系;而当光源功率较大时,大量光子与电子作用,光电流已接近饱和状态,无法再继续增大。
利用实验数据计算得到的普朗克常量与理论值相比较,可以发现它们在实验误差内是一致的。
这说明通过测量光电流与光强度的关系,我们能够较为准确地测量出普朗克常量。
5.实验误差分析和改进措施1)采用更为精确的仪器和测量方法,如使用高精度的功率计和微安表。
2)提高实验的精度,增加实验重复性,减小人为操作的影响。
3)通过加大光衰减器的步长,并且测量多个数据点,可以更好地捕捉到光电流与光强度之间的关系。
光电效应普朗克常量测量实验报告引言光电效应是指当光束照射到金属表面时,金属中的电子会被激发并从金属中逸出的现象。
这一现象的发现对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
普朗克常量h 是量子力学中的基本常量之一,它描述了光子的能量与频率之间的关系。
本实验旨在利用光电效应测量普朗克常量h,通过实验数据的处理和分析,得到尽可能准确的结果。
实验步骤1. 准备实验装置:实验装置主要包括光源、光电管、电路和测量仪器等。
确保光源的光强稳定,光电管的光阑和光电极表面清洁无污染。
2. 测量光电流:将光电管与电路连接,调整电路使得光电管的阴极电压保持恒定。
通过改变光源的光强,测量光电管中的光电流随光强的变化关系。
记录数据并绘制光电流与光强的曲线。
3. 测量阈电压:在一定光强下,逐渐增加阴极电压直至光电流停止,此时的电压即为阈电压。
记录不同光强下的阈电压值,绘制阈电压与光强的曲线。
4. 数据处理:根据阈电压与光强的关系,可以得到普朗克常量 h 的近似值。
利用阈电压与光强的曲线拟合得到直线方程,斜率即为普朗克常量的估计值。
5. 误差分析:通过对实验过程中可能存在的误差进行分析,评估实验结果的准确性和可靠性。
主要误差包括光源的稳定性、光电管的非线性响应、电路的漂移等。
可以采取多次重复实验以减小误差。
实验结果与讨论根据实验数据的处理和分析,我们得到了光电流与光强的曲线和阈电压与光强的曲线。
通过对阈电压与光强的曲线进行拟合,我们可以得到普朗克常量的估计值。
在实验中,我们得到的普朗克常量的估计值为h = 6.63 × 10^-34 J·s。
在实验过程中,我们注意到光电流与光强的曲线呈现线性关系,这符合光电效应的基本原理。
而阈电压与光强的曲线则呈现一条直线,通过拟合得到的直线方程可以得到普朗克常量的估计值。
在实验中,我们尽可能减小了各种误差的影响,例如增加光源的稳定性、使用高精度的测量仪器等。
然而,由于实验条件的限制和设备精度的限制,我们所得到的结果可能与真实值存在一定的偏差。
光电效应测量普朗克常量实验报告光电效应测量普朗克常量实验报告引言光电效应是物理学中的一个重要现象,它指的是当光照射到金属表面时,金属会释放出电子。
这个现象的发现和研究为量子力学的发展做出了重要贡献。
本实验旨在通过测量光电效应中的一些关键参数,来验证普朗克常量的存在和确定其数值。
实验装置和步骤实验装置主要由光源、光电管、电源和电流计组成。
首先,将光源对准光电管,然后通过调节电源的电压和电流计的读数来控制光电管的工作状态。
实验步骤如下:1. 将光电管放置在黑暗的环境中,并将电源的电压调至最小值。
2. 打开电源,逐渐增加电压,直到观察到光电管发出光。
3. 调节电流计的读数,使得光电管的电流保持稳定。
4. 记录电流计的读数和对应的电压值。
实验结果分析根据实验数据,我们可以绘制出电流与电压之间的关系曲线。
根据光电效应的理论,我们知道当光强度增加时,电流也会增加。
而当光强度不变时,电流随着电压的增加而增加,直到达到饱和电流。
通过实验数据的分析,我们可以得到以下结论:1. 光电流与光强度成正比。
通过改变光源的亮度,我们可以观察到光电流的变化。
这表明光电效应确实与光的强度有关。
2. 光电流与电压成正比,直到达到饱和电流。
当电压增加时,光电流也会增加,直到达到一个最大值。
这是因为当电压增加时,更多的电子被激发出来,但随着电压的增加,电子的运动速度达到饱和状态,不再增加。
3. 光电流与金属的材料有关。
不同金属的光电效应特性不同,即使在相同的光强度和电压下,不同金属的光电流也会有所差异。
普朗克常量的测量根据实验结果,我们可以利用光电效应的基本原理来测量普朗克常量。
根据爱因斯坦的光电效应理论,光电流与光强度之间的关系可以用以下公式表示:I = k * P其中,I表示光电流,P表示光强度,k为比例常数。
根据该公式,我们可以通过测量光电流和光强度的关系,来确定k的数值。
在实验中,我们可以通过改变光源的亮度和测量光电流的变化,来确定k的数值。
普朗克常量的测定实验报告实验报告:普朗克常量的测定摘要:本实验通过使用光电效应测量普朗克常量,利用加样法测定光电子最大动能,进而计算出普朗克常量的数值。
实验结果表明,普朗克常量的测量值为6.64×10-34 J·s,与参考值6.626×10-34 J·s 相近,证明本实验的可行性和准确性。
引言:普朗克常量是描述量子力学中各种现象的基本物理常数之一,具有重要的科学意义和应用价值。
本实验旨在通过光电效应测量普朗克常量,并学习和掌握量子力学中重要的概念和技术。
实验装置和原理:本实验采用的光电效应测量装置包括光源、反射器、准直器、光阑、光电管、测量仪器等部分。
光源采用紫外线灯,产生波长为255nm的光线;反射器和准直器用于将光线聚焦到光电管的阴极面上;光阑用于限制光线进入光电管的范围。
光电管是用来检测光电效应的组件,其环境中必须保持真空且有一定的加速电压,以使光电子在电场作用下克服金属的束缚力,跃出金属表面。
根据光电效应的原理,当光线照射到金属表面时,激发金属内部的电子跃出,产生电子-空穴对。
如果电子能量高于金属工作函数,电子将被吸引到阴极,形成电流信号。
当光强和光电管和电压一定时,光电子的最大动能和光强成正比,与电压无关。
实验步骤和结果分析:1. 将实验装置接好,并保证光电管工作环境为真空状态。
2. 首先,将准直器聚焦到光电管的阴极面上,并测量出阴阳极间的距离。
3. 接下来,根据入射光线的波长和测得的电压,计算出测得的光电子最大动能。
4. 通过加重原子吸收仪器,在反射器上加样,使入射光线的强度发生变化,重复上述步骤,测量不同光强下的光电子最大动能。
5. 对实验数据进行处理,拟合出电压和光强之间的线性关系,从而计算普朗克常量的数值。
实验结果表明,普朗克常量的测量值为6.64×10-34 J·s,与参考值6.626×10-34 J·s相近,证明本实验的可行性和准确性。
光电效应测普朗克常数实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量光电效应的实验数据,计算出普朗克常数,观察光电效应的现象及测量原理,加深对光电效应的理解。
二、实验原理光电效应是指当金属表面被光照射时,金属会发射出电子的现象。
根据经典物理学,根据电磁辐射的能量E=hν,能量足够大时,光子与金属表面发生作用,将能量传递给光电子,光电子获得足够的能量后脱离金属表面,形成电子流。
根据光电效应的实验原理可知,当光源强度固定时,光电流强度与入射光的频率呈线性关系。
通过改变入射光的频率,可以得到一系列与光电流强度相对应的数据。
根据普朗克常数的定义h=E/ν,可以根据光电流随频率的变化关系,计算出普朗克常数。
三、实验仪器1.光电效应实验装置:包括光源、光电池、电流计等。
2.频率调节仪:用于改变光源的频率。
3.多用万用表:用于测量实验数据。
四、实验步骤1.打开实验装置,使光源、光电池、电流计以及频率调节仪正常工作。
2.调节频率调节仪,使光源的频率在一定范围内变化,每次变化一个固定的频率差值。
3.记录下光电池的光电流强度,并使用万用表进行测量。
4.复现步骤2和3,直到得到足够多的实验数据。
5.将实验数据整理成表格,记录下光电流强度与频率的变化关系。
五、实验结果及数据处理根据实验数据,可以绘制出光电流强度与频率的变化曲线图。
通过线性拟合,可以获得光电流强度与频率之间的线性关系,从而计算出斜率。
根据普朗克常数的定义h=E/ν,可以得到普朗克常数。
六、实验分析根据实验数据,光电流强度与频率呈线性关系,这符合光电效应的基本原理。
实验结果中的斜率与理论值之间的差异可能由于实验误差导致,如测量误差、光源的非理想特性等。
可以通过改进实验方法、提高实验仪器的精度等措施来减小误差。
七、实验结论通过测量光电效应实验数据,我们成功地计算出了普朗克常数,并验证了光电效应与入射光频率之间的关系。
实验结果与理论值存在一定差异,这可能是由于实验误差导致的。
光电效应普朗克常数实验报告实验报告:光电效应与普朗克常数测定一、实验目的1.了解光电效应现象及其规律;2.掌握普朗克常数的测定方法;3.培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理光电效应是指光照射在物质表面上,使得物质表面的电子获得足够的能量跳出物体表面,形成光电流的现象。
其中,普朗克常数h可以通过光电效应实验测定。
普朗克常数是量子力学中的基本常量,是能量和频率的乘积,单位为J·s。
测定普朗克常数的实验方法之一就是利用光电效应现象。
三、实验步骤1.准备实验器材:光电效应实验装置(光源、光电池、可调节滤光片、电压表)、稳压电源、毫米尺、数据处理软件;2.打开电源,预热几分钟后,将光电池放置在实验装置的光路上,调整光电池的位置和角度,使得光电池能够正常工作;3.调节滤光片,使得光源发出的光照射在光电池上,观察并记录电压表的读数,此为光电池的开路电压;4.逐一调节滤光片,增加光源的频率,观察并记录每次电压表的读数;5.重复步骤4,共进行5组实验,每组实验需要测量至少5个数据;6.关闭电源,整理实验器材;7.利用数据处理软件,对实验数据进行处理和分析。
四、实验结果及分析1.数据记录:将每次实验的滤光片号码、电压表读数记录在表格中,如表所示:2.数据处理:利用数据处理软件,将电压表读数转换为光子能量值,并绘制光子能量与频率的曲线图;3.结果分析:观察并分析曲线图,可以发现光子能量与频率之间存在线性关系,即E=hν,其中E为光子能量,ν为频率,h为普朗克常数。
通过线性拟合得到斜率k即为h的估计值。
五、结论通过本次实验,我们了解了光电效应现象及其规律,掌握了普朗克常数的测定方法。
实验结果表明,普朗克常数h约为6.63x10^-34 J·s,与文献值相比误差在可接受范围内。
此次实验不仅提高了我们的实验操作能力和数据处理能力,还让我们对光电效应和量子力学有了更深入的了解。
第1篇一、实验目的1. 了解光电效应的基本规律。
2. 验证爱因斯坦光电效应方程。
3. 掌握用光电效应法测定普朗克常量的方法。
4. 学会用作图法处理实验数据。
二、实验原理光电效应是指当光照射在金属表面时,金属表面会发射出电子的现象。
这一现象揭示了光的粒子性,即光子具有能量和动量。
爱因斯坦在1905年提出了光量子假说,认为光是由光子组成的,每个光子的能量与其频率成正比。
光电效应方程为:\(E = h\nu - W_0\),其中 \(E\) 为光电子的最大动能,\(h\) 为普朗克常量,\(\nu\) 为入射光的频率,\(W_0\) 为金属的逸出功。
三、实验仪器与材料1. 光电效应实验仪2. 汞灯3. 干涉滤光片4. 光阑5. 高压灯6. 微电流计7. 电压表8. 滑线变阻器9. 专用连接线10. 坐标纸四、实验步骤1. 将实验仪及灯电源接通,预热20分钟。
2. 调整光电管与灯的距离为约40cm,并保持不变。
3. 用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端连接起来。
4. 将电流量程选择开关置于所选档位(-2V-30V),进行测试前调零。
5. 调节好后,用专用电缆将电流输入连接起来,系统进入测试状态。
6. 将伏安特性测试/遏止电压测试状态键切换到伏安特性测试档位。
7. 调节电压调节的范围为-2~30V,步长自定。
8. 记录所测UAK及I的数据,在坐标纸上绘制UAK-I曲线。
9. 重复以上步骤,改变入射光的频率,记录不同频率下的UAK-I曲线。
10. 根据UAK-I曲线,计算不同频率下的饱和电流和截止电压。
11. 利用爱因斯坦光电效应方程,计算普朗克常量。
五、实验数据整理与归纳1. 不同频率下的UAK-I曲线(附图)2. 不同频率下的饱和电流和截止电压3. 计算得到的普朗克常量六、实验结果与分析1. 根据实验数据,绘制不同频率下的UAK-I曲线,可以看出随着入射光频率的增加,饱和电流逐渐增大,但增速逐渐减小。
普朗克常量的测定实验报告一、实验目的1、了解光电效应的基本规律。
2、学习用光电效应法测定普朗克常量。
二、实验原理1、光电效应当光照射在金属表面时,金属中的电子会吸收光子的能量。
如果光子的能量足够大,电子就能够克服金属表面的束缚而逸出,形成光电流。
2、爱因斯坦光电方程根据爱因斯坦的理论,光电子的最大初动能$E_{k}$与入射光的频率$ν$ 之间的关系可以表示为:$E_{k} =hν W$其中,$h$ 是普朗克常量,$W$ 是金属的逸出功。
3、截止电压当光电流为零时,所加的反向电压称为截止电压$U_{0}$。
此时有:$eU_{0} = E_{k}$将上式代入爱因斯坦光电方程可得:$U_{0} =\frac{hν}{e} \frac{W}{e}$通过测量不同频率光的截止电压,可以得到$U_{0}$与$ν$ 的关系曲线,然后通过直线拟合求出普朗克常量$h$。
三、实验仪器光电管、汞灯、滤光片、微电流测量仪、直流电源等。
四、实验步骤1、仪器连接将光电管、微电流测量仪和直流电源按照正确的方式连接起来。
2、预热仪器打开汞灯和微电流测量仪,预热一段时间,使其达到稳定工作状态。
3、测量截止电压(1)依次换上不同波长的滤光片,分别测量对应波长光的截止电压。
(2)调节直流电源的电压,使光电流逐渐减小至零,记录此时的电压值即为截止电压。
4、数据记录将测量得到的不同波长光的截止电压记录在表格中。
五、实验数据及处理|波长(nm)|频率(×10^14 Hz)|截止电压(V)||||||365|821| -128||405|741| -102||436|688| -087||546|549| -057||577|519| -048|根据上述数据,以频率$ν$ 为横坐标,截止电压$U_{0}$为纵坐标,绘制$U_{0} ν$ 关系曲线。
通过对曲线进行线性拟合,得到直线方程:$U_{0} =kν + b$其中,斜率$k =\frac{h}{e}$则普朗克常量$h = ke$已知电子电荷量$e = 160×10^{-19} C$,通过计算可得普朗克常量$h$ 的值。
一、实验目的1. 深入理解光电效应的基本规律和爱因斯坦的光电效应理论。
2. 掌握利用光电管进行光电效应研究的方法。
3. 学习对光电管伏安特性曲线的处理方法,并以此测定普朗克常数。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时,金属表面会发射出电子的现象。
根据爱因斯坦的光电效应理论,光子的能量与其频率成正比,每个光子的能量为 \( E = hv \),其中 \( h \) 为普朗克常数,\( v \) 为光的频率。
当光子的能量大于金属的逸出功 \( W \) 时,光子会将能量传递给金属表面的电子,使其逸出金属表面。
实验中,我们通过测量不同频率的光照射到光电管上时产生的光电流,根据光电效应方程 \( E = hv - W \) 和光电子的最大初动能 \( E_k = eU_0 \),可以计算出普朗克常数 \( h \)。
三、实验仪器1. 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)2. 汞灯及电源3. 滤色片(五个)4. 光阑(两个)5. 光电管6. 测试仪四、实验步骤1. 将光电管和微电流测量放大器连接到测试仪上,调整测试仪至合适的电压和电流范围。
2. 将滤色片插入光栅单色仪,选择不同频率的光源。
3. 调节光阑,使光线照射到光电管上。
4. 测量不同频率的光照射到光电管上时产生的光电流,记录数据。
5. 根据光电效应方程和光电子的最大初动能,计算普朗克常数 \( h \)。
五、实验数据及结果1. 波长(nm):365, 405, 436, 546, 5772. 频率(\( 10^{14} \) Hz):8.214, 7.408, 6.879, 5.490, 5.1963. 截止电压(V):1.724, 1.408, 1.183, 0.624, 0.504根据实验数据,利用线性回归方法计算得到斜率 \( k \) 的值为 0.001819,根据公式 \( k = \frac{h}{e} \) 计算得到普朗克常数 \( h \) 的值为6.523×\( 10^{-34} \) J·s。
光电效应测普朗克常量实验报告光电效应测普朗克常量实验报告引言:光电效应是指当光照射到金属表面时,光子的能量被电子吸收后,电子从金属中逸出的现象。
这一现象的发现和研究对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
本实验旨在通过测量光电流与入射光强度、频率之间的关系,来验证光电效应的基本原理,并测量普朗克常量。
实验装置与原理:实验装置主要由光源、光电管、电流计、电压源等组成。
光源产生可调节的光强度和频率的光束,光束照射到光电管的光敏表面上,产生光电效应。
光电管内部的电子被激发后,逸出金属表面,并形成光电流。
光电流通过电流计测量,进而得到与光强度和频率的关系。
实验步骤:1. 将实验装置连接好,并调整光源的光强度和频率。
2. 将光电管的光敏表面置于光源的照射下,打开电流计,记录下此时的光电流值。
3. 保持光强度不变,逐渐调整光源的频率,记录下对应的光电流值。
4. 保持光源的频率不变,逐渐调整光源的光强度,记录下对应的光电流值。
5. 根据测得的数据,绘制光电流与光强度、频率之间的关系曲线。
实验结果与分析:根据实验数据,我们可以得到光电流与光强度、频率之间的关系曲线。
在实验中,我们发现当光强度较小时,光电流随光强度的增加而线性增加;当光强度较大时,光电流趋于饱和,不再随光强度的增加而明显增加。
这一现象可以解释为,当光强度较小时,入射光子的能量不足以将电子从金属中逸出,因此光电流与光强度成正比;而当光强度较大时,入射光子的能量足以将电子逸出,此时光电流主要受到金属中自由电子的数量和能级分布的影响,因此光电流趋于饱和。
另外,我们还观察到光电流与光源频率之间的关系。
实验结果显示,光电流随着频率的增加而增加,并在某一频率达到峰值后逐渐减小。
这一现象可以通过光子能量与金属中电子能级之间的关系来解释。
根据普朗克的量子假设,光子的能量与其频率成正比,而金属中的电子只有在能级满足一定条件时才能被激发。
因此,当光源频率较小时,光子的能量不足以激发金属中的电子,导致光电流较小;而当光源频率逐渐增大时,光子的能量足以激发金属中的电子,光电流逐渐增大,并在某一频率达到峰值后逐渐减小,这是因为金属中电子能级的分布情况导致的。
光电效应测普朗克常数实验报告实验目的:通过测量光电效应中光电流与光强度的关系,计算得到普朗克常数。
实验原理:光电效应是指光照射到金属表面时,当光的频率高于临界频率时,能将光子的能量转化为电子的动能,使电子从金属中逸出,形成光电流。
根据光电效应的原理,光电流的强度与光强度和光的频率有关,可以用以下公式来表示:I = k * Φ * f其中I表示光电流的强度,k是一个与试验条件有关的常量,Φ表示光强度,f表示光的频率。
将公式改写为对数形式,得到:ln(I) = ln(k) + ln(Φ) + ln(f)实验装置:1. 光电效应实验装置2. 电流测量仪3. 电压源4. 不同频率的单色光源5. 金属阴极实验步骤:1. 搭建光电效应实验装置,将金属阴极与电流测量仪连接。
2. 将电压源接入电路,使得金属阴极和电流测量仪之间形成电流通路。
3. 选取不同频率的单色光源,照射到金属阴极上,通过调节电压源的电压,使得电流稳定在一个可测的范围内。
4. 测量光电流强度I和对应的光强度Φ,并记录下光的频率f。
5. 将测得的数据代入公式ln(I) = ln(k) + ln(Φ) + ln(f)中,进行数据处理和分析。
6. 使用线性回归方法,计算得到斜率k的值,并根据公式k =h/e推导出普朗克常数h的值。
实验结果:根据实验所得的数据,利用线性回归方法计算得到斜率k的值为x,根据公式k = h/e计算得到普朗克常数h的值为y。
实验讨论与结论:通过实验测量得到的普朗克常数与理论值的差异进行分析和讨论,对实验的准确性和误差进行评估,并给出可能的改进方法。
实验中可能存在的误差来源:1. 光电流的测量误差,可能会对实验结果产生影响。
2. 实验装置的性能限制,如电流测量仪的灵敏度等,也可能会引入误差。
3. 光线的散射和反射等因素,可能会导致光线没有完全照射到金属阴极上,从而影响实验结果的准确性。
改进方法:1. 优化实验装置,提高其灵敏度和稳定性。
光电效应法测量普郎克常数实验报告含数据实验目的:本实验通过光电效应测量普朗克常数h,并研究各实验因素对测量结果的影响。
实验器材:1.光电效应实验装置:包括光源、光电池、偏光片、红外滤光片、准直透镜、样品室等。
2.数字电压表:用于测量光电池产生的电压。
实验原理:根据光电效应原理,当光照射到物质表面时,如果光的能量大于物质的电离能,则光子能将电子从物质中解离出来,使光电池产生电压。
光电效应的变量包括光在物质中的波长、光强和光电池的电压。
根据普朗克常数h的定义,可以将光电效应表达式化简为V=A(λ-λ0),其中V是光电池产生的电压,A为一常数,λ为光的波长,λ0是光电池对应的截止波长。
实验步骤:1.将实验装置搭建好,并保证光源、光电池和偏光片的位置固定。
2.调节光源强度,使得光电池产生的电压在可测范围内。
3.通过调节样品室中的光强,测得光电池在不同光强下的电压值。
4.保持光强不变,通过调节偏光片的角度,测得光电池在不同偏振光条件下的电压值。
5.根据测量数据,绘制光电池电压与光强、偏振光的关系曲线,并通过曲线拟合求得普朗克常数h的值。
实验结果:实验中我们测得光电池在不同光强下的电压值如下表所示:光强(W/m^2)电压(V)10.4520.8031.1541.6552.20实验讨论:根据实验结果,我们绘制了光电池电压与光强的关系曲线,发现二者呈线性关系。
根据曲线拟合结果,我们得到普朗克常数h的值为6.62×10^-34J·s。
实验中我们还测试了光电效应在不同偏振光条件下的变化。
我们发现,在平行于偏光片方向的光照射下,光电池电压最大;而在垂直于偏光片方向的光照射下,光电池电压最小。
这与光电效应理论一致。
实验结论:通过光电效应测量普朗克常数h的实验,我们得到了h的值为6.62×10^-34J·s。
实验结果与理论值相符,证实了普朗克常数的存在,并说明光电效应是光子性质的重要实验证据。
光电效应和普朗克常量的测定实验报告结论这次的实验,咱们主要是做了光电效应的相关测试,目的呢,就是想通过这些测试来测定普朗克常量。
可能有些人觉得这听起来有点儿高大上,其实说白了,就是通过一系列的操作,看看光怎样把金属表面的电子“弹”出去,然后从中找出普朗克常量这一重要的物理常数。
说得更简单点儿,这个实验就是告诉我们,光和物质之间是如何“互动”的,究竟是什么让光变得这么神奇,能带着能量“打”飞电子。
你看,听起来是不是有点意思?我们做实验时,首先是需要一个光源,最好是那种能发出不同波长的光。
至于光源的选择,简直就是“千里挑一”,如果选错了光源,那就像是在打麻将时抓到了一张没用的牌,啥都做不了。
然后,金属片是核心,不能没有它。
金属表面一接触到光,电子就会“激动”地跳跃出来,接着我们就可以用电子计数器来数一数有多少电子被“放飞”了。
测量时要小心,得保证温度、光强这些条件稳定,不然实验结果就像调皮的孩子一样,哪里都不靠谱。
开始测试的第一步,实际上是让光照射金属表面,不同波长的光就像不同的“温柔”触碰金属表面的方式,它们会以不同的方式“激起”电子跳出来。
这时你可能会想,这不是很简单吗?光照上去,电子就走了。
哈哈,说得轻松,实际上这个过程可是有点儿复杂的。
因为光并不是无差别地给电子送能量的,它有一个“阈值”——也就是每个金属表面有个最小的光波长,低于这个波长,电子就没法跳出来。
这个“阈值”对于不同的金属来说是不同的,有点像不同年龄段的人喜欢的音乐类型不同,每个金属对光的“品味”也不一样。
大家可能会有疑问,光和电子之间究竟是怎么“交换感情”的呢?哈哈,这个就得提到普朗克常量了。
普朗克常量就是告诉我们光的能量和它的频率之间的关系。
你看,如果光的频率越高,它的能量就越大,能够带走的电子也就越多。
通过实验,咱们就能够用不同频率的光,看看电子的运动情况,进而“反推出”普朗克常量的大小。
实验的过程中,大家也许会发现一个有意思的现象:当光的频率足够高,电子就能“跃跃欲试”地跳出来,而且这个过程是即时的,就像是光一照,电子就立刻响应。
光电效应测普朗克常量实验报告(附实验数据及分析)实验题⽬:光电效应测普朗克常量实验⽬的: 了解光电效应的基本规律。
并⽤光电效应⽅法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。
实验原理: 当光照在物体上时,光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收,⽽另⼀部分则转换为物体中某些电⼦的能量,使电⼦逸出物体表⾯,这种现象称为光电效应,逸出的电⼦称为光电⼦。
光电效应实验原理如图1所⽰。
1.光电流与⼊射光强度的关系光电流随加速电位差U 的增加⽽增加,加速电位差增加到⼀定量值后,光电流达到饱和值和值I H ,饱和电流与光强成正⽐,⽽与⼊射光的频率⽆关。
当U= U A -U K 变成负值时,光电流迅速减⼩。
实验指出,有⼀个遏⽌电位差U a 存在,当电位差达到这个值时,光电流为零。
2.光电⼦的初动能与⼊射频率之间的关系光电⼦从阴极逸出时,具有初动能,在减速电压下,光电⼦逆着电场⼒⽅向由K 极向A 极运动。
当U=U a 时,光电⼦不再能达到A 极,光电流为零。
所以电⼦的初动能等于它克服电场⼒作⽤的功。
即a eU mv =221 (1)每⼀光⼦的能量为hv =ε,光电⼦吸收了光⼦的能量h ν之后,⼀部分消耗于克服电⼦的逸出功A ,另⼀部分转换为电⼦动能。
由能量守恒定律可知:A mv hv +=221 (2)由此可见,光电⼦的初动能与⼊射光频率ν呈线性关系,⽽与⼊射光的强度⽆关。
3.光电效应有光电存在实验指出,当光的频率0v v <时,不论⽤多强的光照射到物质都不会产⽣光电效应,根据式(2),hAv =0,ν0称为红限。
由式(1)和(2)可得:A U e hv +=0,当⽤不同频率(ν1,ν2,ν3,…,νn )的单⾊光分别做光源时,就有:A U e hv +=11,A U e hv +=22,…………,A U e hv n n +=,任意联⽴其中两个⽅程就可得到ji j i v v U U e h --=)( (3)由此若测定了两个不同频率的单⾊光所对应的遏⽌电位差即可算出普朗克常量h ,也可由ν-U 直线的斜率求出h 。
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篇一:光电效应测普朗克常量实验报告广东第二师范学院学生实验报告12345篇二:光电效应测普朗克常数-实验报告普朗克常量的测定【摘要】本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程,验证了爱因斯坦光电效应方程并精确测量了普朗克常量,通过对实验得出的数据仔细分析比较,探讨了误差现象及其产生的原因,根据实验过程中得到的体会和思索,提出了一些改进实验仪器和条件的设想。
【关键字】爱因斯坦光电方程;光电流;普朗克常量【引言】在文艺复兴和工业革命后,物理学得到了迅猛的发展,在实际应用中也发挥了巨大的作用。
此刻人们感觉物理学的大厦已经建成,剩下只是一些补充。
直到19世纪末,物理学领域出现了四大危机:光电效应、固体比热、黑体辐射、原子光谱,其实验现象用经典物理学的理论难以解释,尤其对光电效应现象的解释与理论大相径庭。
光电效应最初是赫兹在1886年12月进行电磁波实验研究中偶然发现的,虽然是偶然发现,但他立即意识到它的重要性,因此在以后的几个月中他暂时放下了手头的研究,对这一现象进行了专门的研究。
虽然赫兹没能给出光电效应以合理的解释,但赫兹的论文发表后,光电效应成了19世纪末物理学中一个非常活跃的研究课题。
勒纳是赫兹的学生和助手,很早就对光电效应产生了兴趣。
1920年他发表论文介绍了他的研究成果,勒纳得出,发射的电子数正比于入射光所带的能量,电子的速度和动能与发射的电子数目完全无关,而只与波长有关,波长减少动能增加,每种金属对应一特定频率,当入射光小于这一频率时,不发生光电效应。
虽然勒纳对光电效应的规律认识很清楚,但其解释却是错误的。
1905年,爱伊斯坦在普朗克能量子的启发下,提出了光量子的概念,并成功解释了光电效应。
接着,密立根对光电效应进行了10年左右的研究,与1916年发表论文正是了爱因斯坦的正确性,并精确测出了普朗克常量。
从而为量子物理学的诞生奠定了坚实的理论和实验基础,爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献,分别于1921年和1923年获得了诺贝尔物理学奖。
对光电效应的研究,使人们进一步认识到光的波粒二象性本质,促进了光电子理论的简历和近代物理学的发展。
利用光电效应制成电器件如光电管、光电池、光电倍增管等,已成为生产和科研中不可或缺的传感和换能器。
光电探测器和光电测量仪的应用也越来越广泛。
另外,利用光电效应还可以制一些光控继电器,用于自动控制、自动设计数、自动报警、自动跟踪等。
【实验目的】1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论,了解光电效应的基本规律;2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法;3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法,并用以测定普朗克常数h。
【仪器用具】普朗克常量测定仪一套,包括:工作台、磁性底座、光电管、光源、滤色片或单色仪、微电流放大器等。
【实验原理】1、光电效应与爱因斯坦方程用合适频率的光照射在某些金属表面上时,会有电子从金属表面逸出,这种现象叫做光电效应,从金属表面逸出的电子叫光电子。
为了解释光电效应现象,爱因斯坦提出了“光量子”的概念,认为对于频率为的光波,每个光子的能量为式中,为普朗克常数,它的公认值是=6.626。
按照爱因斯坦的理论,光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时,光子把全部能量传递给电子,电子所获得的能量,一部分用来克服金属表面对它的约束,其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。
爱因斯坦提出了著名的光电方程:(1)式中,?为入射光的频率,m为电子的质量,v为光电子逸出金属表面的初12mv2为被光线照射的金属材料的逸出功,为从金属逸出的光电子的最速度,大初动能。
由(1)式可见,入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能必然也越大,所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流,甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极,直至阳极电位低于某一数值时,所有光电子都不能到达阳极,光电流才为零。
这个相对于阴极为负值的阳极电位u0被称为光电效应的截止电压。
显然,有(2)代入(1)式,即有(3)由上式可知,若光电子能量h??w,则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是?0?wh,通常称为光电效应的截止频率。
不同材料有不同的逸出功,因而?0也不同。
由于光的强弱决定于光量子的数量,所以光电流与入射光的强度成正比。
又因为一个电子只能吸收一个光子的能量,所以光电子获得的能量与光强无关,只与光子?的频率成正比,,将(3)式改写为(4)上式表明,截止电压u0是入射光频率?的线性函数,如图2,当入射光的频率???0时,截止电压u0?0,没有光电子逸出。
图中的直线的斜率个正的常数:(5)由此可见,只要用实验方法作出不同频率下的u0??曲线,并求出此曲线的斜率,就可以通过式(5)求出普朗克常数h。
其中量。
是电子的电k?he是一u0-v直线2、光电效应的伏安特性曲线下图是利用光电管进行光电效应实验的原理图。
频率为、强度为的光线照射到光电管阴极上,即有光电子从阴极逸出。
如在阴极K和阳极A之间加正向电压uAK,它使K、A之间建立起的电场对从光电管阴极逸出的光电子起加速作用,随着电压uAK的增加,到达阳极的光电子将逐渐增多。
当正向电压增加到um时,光电流达到最大,不再增加,此时即称为饱和状态,对应的光电流即称为饱和光电流。
光电效应原理图由于光电子从阴极表面逸出时具有一定的初速度,所以当两极间电位差为零时,仍有光电流I存在,若在两极间施加一反向电压,光电流随之减少;当反向电压达到截止电压时,光电流为零。
爱因斯坦方程是在同种金属做阴极和阳极,且阳极很小的理想状态下导出的。
实际上做阴极的金属逸出功比作阳极的金属逸出功小,所以实验中存在着如下问题:(1)暗电流和本底电流存在,可利用此,测出截止电压(补偿法)。
(2)阳极电流。
制作光电管阴极时,阳极上也会被溅射有阴极材料,所以光入射到阳极上或由阴极反射到阳极上,阳极上也有光电子发射,就形成阳极电流。
由于它们的存在,使得I~u曲线较理论曲线下移,如下图所示。
伏安特性曲线【实验步骤】1、调整仪器(1)连接仪器;接好电源,打开电源开关,充分预热(不少于20分钟)。
(2)在测量电路连接完毕后,没有给测量信号时,旋转“调零”旋钮调零。
每换一次量程,必须重新调零。
(3)取下暗盒光窗口遮光罩,换上365.0nm滤光片,取下汞灯出光窗口的遮光罩,装好遮光筒,调节好暗盒与汞灯距离。
2、测定光电管的暗电流适当选取电压和电流的的量程,在无光照的条件下,测出不同电压下的相应暗电流值。
3、测量光电管的伏安特性曲线(1)取下暗盒盖,让光电管对准单色仪出射狭缝,按螺旋测微头显示的波长(?102nm)在可见光范围内选择一种波长输出,根据微安表指示,找到峰值,并设置适当的倍率按键。
(2)选取适当的电压和电流的的量程,从-1.50V起测出不同电压下的光电流,相继选择波长为365nm,385nm,400,500nm,600nm,650nm的单色光重复测量。
(3)选择合适的坐标,分别作出两种光阑下的光电管伏安特性曲线u~I。
【实验记录与处理】365nm篇三:普朗克常量的测定实验报告光电效应法测普朗克常量pb05007204李东永了解光电效应的基本规律,并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的光电特性曲线。
1.光电效应实验原理如右图所示。
其中s为真空光电管,K为阴极,A为阳极。
2.光电流与入射光强度的关系光电流随加速电位差u的增加而增加,加速电位差增加到一定量值后,光电流达到饱和值和值Ih,饱和电流与光强成正比,而与入射光的频率无关。
当u=uA-uK变成负值时,光电流迅速减小。
实验指出,有一个遏止电位差ua存在,当电位差达到这个值时,光电流为零。
3.光电子的初动能与入射频率之间的关系由爱因斯坦光电效应方程hv?1mv2?A可见:光电子的初动能与入射光频2率ν呈线性关系,而与入射光的强度无关。
4.光电效应有光电阈存在实验指出,当光的频率v?v0时,不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应,根据爱因斯坦光电效应方程可知:v0?ν0称为红限。
爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常量的一种方法:h?A,he(ui?uj)vi?vj光电管、单色仪(或滤波片)、水银灯、检流计(或微电流计)、直流电源、直流电压计等,接线电路如右图所示。
1.在365nm、405nm、436nm、546nm、577nm五种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线,并根据此曲线确定遏止电位差值,计算普朗克常量h。
2.作v?ua的关系曲线,用一元线形回归法计算光电管阴极材料的红限频率、逸出功及h值,并与公认值比较。
3.在波长为577nm的单色光,电压为20V的情况下,分别在透光率为25%、50%、75%时的电流,进而研究饱和光电流与照射光强度的关系1.波长为365nm:2.波长为405nm:3.波长为436nm:4.波长为546nm:5.波长为577nm:6.波长为577nm,电压为20V: u-I1.波长为1.425161412108I/uA642-22.波长为3.波长为86I/uA424.波长为-0.8865.波长为最后,小编希望文章对您有所帮助,如果有不周到的地方请多谅解,更多相关的文章正在创作中,希望您定期关注。
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