普朗克常数测量的实验
一、实验仪器
GD-4型智能光电效应 光电检测装置包括： （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
二、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。

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

当U KA U s 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 eU s E p （ 2）
入射光频率不同时， 截止电压也不同。

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U AK 之间存在着一定的关系。

四、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；
三、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：
E P hv W s
（ 1）
（其中：E p 是电子的动能，hv 是光子的能量， 的频率，W s 是逸出功，h 是普朗克常量。

） W s 是材料本身的属性，所以对于同一种材料 生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率 v 是光
W s 是一样的。

V 。

当光子的能量 hv W s 时不能产
W s / h ---- 川 l|l|- 这时的反向电压叫截止电压。

得
h
U s —（v
e
（其中V 。

W s /h ）式中h 、e 都是常量，对同一光电管 V 。

也 是常量，实验中测量不同频率下的
U s ，做出U s V 曲线。

在
（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。

若电子电荷e ,由斜率k -可以求出普朗克常数 h 。

由直线
e
上的截距可以求出溢出功 W s ，由直线在v 轴上的截距可以求 出截止
V 。

）
(3)
U s
O W s /e-
,V 。

图
将（2）式代入（1）式,
A
G
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L的情况下，选用不同滤色片（分别有为400nm, 430nm, 460nm, 490nm, 520nm），调节光电管
两端的电压U AK，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U s （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L （记录其数值）的情况下，改变光电管两端的电压U AK（范围在1 50V ），记录电压U AK 和对应的光电流|。

五、数据的测量与处理
2、测光电管的伏安特性曲线：
波长为400nm对应的| U AK表
mm，L mm
U A K(V) -2.5
0 -2.2
5
-2.0
-1.7
5
-1.5
-1.2
5
-1.1
5
-1.1
-1.0
5
-1.0
1( 10-10A) -34.
0 -33.
-32.
-30.
-29.
-26.
8
-25.
-24.
-21.
-18.
U AK(V) -0.9
5 -0.9
-0.8
4
0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50
l( 10-10A) -13.
0 -8.0 0
3.00 3.90
4.40 4.80
5.10 5.40 5.60
波长为430nm对应的| U AK表
mm, L mm
波长为460nm 对应的| U AK 表
mm , L mm
■
I -3
-2
-1 0 1
X Axis Title
ol-sCY
9|；!1 Sjxv x
088
098
01/8
OZZ
OOZ
009
0£
oz- 0
9k 0 92- ）1 09'L
9乙J
00 J
9Z0
090
920 0 p
90- 9 90- L zo- 9 zo- （A ）^v
n 00£ 0
城- 0 Z£- 0 8£- 0 6£- 0 H7- 0 £17- 0 917- 0
IP-
0 817- 0 09- （y ）i 0 80-
9 80-
0 60-
9 60-
00 "k
9 乙J-
0 9 k
9 Zk
0 oz-
9 乙z-
0 9Z-
（A ）"v n
峯血n i 阴羽障wuo6t7区月强
LULU 1 "LULU
峯i 関西障wuo 乙g 坠月做
2-
e-
8V-
乙
人 >xtn-rtu
IUIU
o°
osk
-| <IUIU
1( 10-10
A )
-52. 8
-52. 0 -48. 0 -44. 0 -41. 0 -37. 0 -32. 0 -26. 0 -22. 0 -13. 0 U AK (V)
-0.5 7 -0.5 6 0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
l( 10-10A )
-4.0
3.9 5.6 6.40 6.9 7.4 7.80 8.01 8.30
1、普朗克常数的测定
表一、U 0 v 关系光阑孔
mm
入射光波长
i(
nm )
400.0 430.0 460.0 490.0 520.0 14
对应频率V i( 10 Hz )
7.500 6.977 6.522 6.122 5.769 截止电压u s ( V )
-2.25
-2.06
-1.85
-1.7
-1.53
U o v 直线图
-5
-4
風-54
-3
-2 -1
X Axis Title
0 1
根据表一的实验数据(用最小二乘法处理)得：(e 1.602 10 19C h 0 6.62 10 34JgS )
直线斜率K=0.41597 直线在v 轴的截距 =2.063
直线在U 轴的截距 B=-0.85823 并有h ek 求出普朗克常数
x 10-34
J 」=
666-6.62
=6.04 x 10-3
h 0 6.62
截止频率 v 0=2.063 x 1014
H Z
电子的逸出功 W s =eU=-0.85823 x 1.602 x 10-19
=-1.37 x 10-19
J
h=6.66
实验相对误差：E
由直线的截距求得
X Axis Title。