光电效应如何测量普朗克常量？有哪些方法？

导读：" 光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。这个现象是由于光子的能量被吸收并传递给了金属中的电子，使得它们从金属中解离出来。测量光电效应可以用来确定普朗克常量，普朗克常量是描述光子行为的基本常数之一。以下是几种测量普朗克常量的方法：1."

　　光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。

　　这个现象是由于光子的能量被吸收并传递给了金属中的电子，使得它们从金属中解离出来。

　　测量光电效应可以用来确定普朗克常量，普朗克常量是描述光子行为的基本常数之一。

以下是几种测量普朗克常量的方法：

1.阳极电流测量法：

　　-使用一个金属阳极和一个负电压的阴极构成电流测量装置。

　　-照射不同波长的光线到金属表面，观察阴极上产生的电流的变化。

　　-根据光电效应公式I=I0e^(-eV/kT)，可以确定光电电流与光强度之间的关系。

　　-根据实验数据拟合出光强度与光电电流之间的线性关系，从而确定普朗克常量。

2.光电子能谱法：

　　-使用一个金属表面作为阴极，照射单色光到金属表面。

　　-观察阴极上产生的电子能量分布情况。

　　-根据光电效应公式E=hν-W，其中E为电子动能，h为普朗克常量，ν为光子频率，W为金属的逸出功。

　　-测量不同频率下电子能量的分布情况，可以得到普朗克常量的值。

3.逆光电效应法：

　　-使用高频电场照射到金属表面，使得金属表面发射电子。

　　-测量电子的动能和频率之间的关系，可以得到普朗克常量的值。

4.光电效应测量电位差法：

　　-使用一个金属阴极和一个阳极构成电位差测量装置。

　　-调节电位差，使得光电电流等于零。

　　-根据光电效应公式eV=W，其中e为电子电量，V为电位差，W为金属的逸出功。

　　-测量不同金属的逸出功和对应的电位差，可以得到普朗克常量的近似值。

　　通过以上几种方法，我们可以测量光电效应并确定普朗克常量的值。这些方法的原理和步骤各有不同，但都可以给出普朗克常量的近似值，从而验证量子理论的正确性。

光电效应测普朗克常数方法研究

用光电效应测普朗克常数

<大学物理实验>课本P280

[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。

[实验仪器]

GD-4型智能光电效应(普朗克常数)实验仪(由光电检测装置和实验仪主机两部分组成)

　　光电检测装置包括：光电管暗箱GDX-1，高压汞灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。

　　实验主机为：GD-4型光电效应(普朗克常数)实验仪，该仪器包含有微电流放大器和扫描电压源发生器两部分组成的整体仪器。

[实验原理]

1、普朗克常数的测定

根据爱因斯坦的光电效应方程：

（1）

　　(其中：是电子的动能，是光子的能量，是光的频率，是逸出功,是普朗克常量。)

　　是材料本身的属性，所以对于同一种材料是一样的。当光子的能量时不能产生光电子，配携即存在一个产生光电效应的截止频率（）

　　实验中：将和间加上反向电压(接负极),它对光电子运动起减速作用.随着反向电压的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。

　　当时，光电流降为零，此时光电子的初动能全部用于克服反向电场的作用。

　　即。

（2）

　　这时的反向电压叫截止电压。

　　入射光频率不同时，截止电压也不同。

　　将（2）式代入（1）式，得。

（3）

　　（其中）式中都是常量，对同一光电管也是常量，实验中测量不同频率下的，做出曲线。在（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。

　　若电子电荷，由斜率可以求出普朗克常数。

　　由直线上的截距可以求出溢出功，由直线在轴上的截距可以求出截止频率。

　　如图（2）所示。

2、测量光电管的伏安特性曲线

　　在照射光的强度一定的情况下，光电管中的电流与光电管两端的电压之间存在着一定的关系。

理想曲线与实验曲线有所不同，原因有：

　　①、光电管的阴极采用逸出电势低的材料制成，这种材料即使在高真空中也有易氧化的趋向，使阴极表面各处的逸出电势不尽相等，同时，逸出具有最大动能的光电子数目大为减少。随着反向电压的增高，光电流不是陡然截止，而是较快降低后平缓的趋近零点。

　　②、阳极是用逸出电势较高的铂钨等材料做成，本来只有用远紫外线照射才能逸出光电子，因为施加在光电管上的外电场对于这些光电子来说正是一个加速电场，使得发射的光电子由阳极飞向阴极，构成反向电流。

　　③暗合中的光电管即使没有用光照射，在外加电压下也会有微弱的电流流通，称做暗电流，其主要原因是极间绝缘电阻漏电（包括管座以及玻璃壳内外表面的漏电）、阴极在常温下的热电子辐射等。暗电流与外加电压基本成线性关系。

[实验内容]

　　1、将仪器的连线接好；

　　2、经老师确认后，接通电源预热仪器20分钟；

　　3、熟悉仪器，进行一些简单的操作，并将仪器调零；

4、普朗克常数的测定

　　选定某一光阑孔径为的光阑（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离的情况下，选用不同滤色片（分别有为，，，，），调节光电管两端的电压，使得光电管中的电流为0，将此时光电管两端的电压表示为（称为截止电压），将其记录下来；

5、测量光电管的伏安特性曲线

　　观察5条谱线在同一光阑孔径为（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离（记录其数值）的情况下，改变光电管两端的电压（范围在），记录电压和对应的光电流。

6、逗扰验证饱和电流与入射光强度成正比：

　　确定入射光波长（记录其数值）、光源与光电管之间的距离（记录其数值）以及光电管两端的电压（一般为50V，这时认为光电管中的电流已达到最大值，即为饱和电流），改变光阑孔径（分别为：，，），记录对应的饱和光电流；

7、整理实验仪器

　　结束实验时，要将实验仪器按原样摆放好；

[数据的测量与处理]

1、普朗克常数的测定

表一、关系光阑孔

入射光波长

365.0404.7435.8546.1577.0

对应频率

8.2147.4086.8795.4905.196

截止电压

　　要求：根据表一的实验数据（用最小二乘山卖旦法处理），得出直线的斜率，即可用求出普朗克常数，并用普朗克常数的公认值比较实验相对误差，式中，。

2、测光电管的伏安特性曲线：

表二、，

　　要求：在坐标纸上绘出关系曲线，并描述其特点。

3、验证饱和电流与入射光强度成正比：

表三、（为光的强度）关系，，

光阑孔

248

要求：作图分析实验数据（提示：与成正比例）

[实验总结和误差分析]

如何由光电效应测量普朗克常数

如何由光电效应测量普朗克常数

具体的实验器材汞灯镜子测量光电效应的仪器(电流计)等

我所知道的有两核唯州种

一种是用不同透光强度的滤光镜以得到不同光强

一种是通过换不同透改蔽光镜山高得到不同波长的光

关键在于找到临界波长,再利用爱因斯坦光电方程以及动量与波长关系求出h

注意实际操作时要利用补偿法将误差电流消掉

否则电流计测得的数值将出现大误差

hf=W 1/2mv^2

f为光子的频率，

W为电子在该金属的逸出功，

1/2mv^2为电子逸出后的最大初动能，

可求出普朗克常数h

以上仅供参考

如何测定物体的普朗克常量,光的频率?

　　用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于锋纳获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。

　　　　光电效应实验及其光量子理论的解释在量子理论的确立与发展上，在解释光的波粒二象性等方面都具有划时代的亩锋深远意义。

　　利用光电效应制成的光银耐没电器件在科学技术中得到广泛的应用，并且至今还在不断开辟新的应用领域，具有广阔的应用前景。

　　本实验的目的是了解光电效应基本规律，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。

普朗克常数测定方法有哪些

　　常见的普朗克常数的测定方法有光电效应法、X射线连续谱短波限法、电子衍射法等。

　　普胡带朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。

　　在量子力学中占有重要的角色，马克斯普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。

　　这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，ν为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。

　　在不确定性原理中普朗克档做悄常数有行渣重大地位。

光电效应测普朗克常数

　　实验中通过改变入射光的频率，测出相应截止电压Us，在直角坐标中作出Us～υ关系曲线，若它是一根直线，即证明了爱因斯坦方程的正确，并可由直线的斜率K=h/υ，求出普朗克常数。

　　显然，测量普朗克常数的关键在于准确地测出不同频率υ所对应的截止电压Us，然而实际的光电管伏安特性曲线由于某种因素的影响与理想曲线（图4-4-2）是不同的。下面对这些因素给实验结果带来的影响进行分析、认识，并在数据处理中加以修正。

　　首先，由于光电管在加工制作和使用过程，阳极常会被溅射上光阴极材料，当光照射光阴极时，不可避免有部分光漫反射到阳极上，致使阳极也发射光电子，而外加反向电场对阳极发射的光电子成为一个加速场，它们很快到达阳极形成反向电流。

　　其次，光电管即使没有光照，在外加电压下也会有微弱电流通过，称为光电管的暗电流。产生暗电流的主要原因是极间绝缘电阻漏电（包括管座及玻璃壳内外表面的漏电）和阴极在常温下的热电子发射，暗电流与加电压基本上成线性关系。

　　由于上述两个原因的影响，实测的光电流实际上是阴极光电子发射形成的光电流、阳极光电子发射形指顷成的反向电流和光电管暗电流的代数和。

　　使实际的伏安特性曲线呈现图4-4-4所示形状，因此，真正的截止电压Us并不是曲线与U轴的交点，因为此时阴极光电流并未截止，当反向电压继蠢逗高续增大时，伏安特曲线将向反向电流继续延伸，达到B点时逐渐趋向饱和。

　　B点所对应的应向电压才是对应频率υ下的截止电压。

　　从整个曲线看，B点是负值带尺电流的变化率开始增大的“抬头点”，所以在实际中确定截止电压Us是要准确地从伏安特性曲线中找出“抬头点”所对应的电压值。