是电子的电
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U AK ，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U AK 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。
现。
最后，对于 6 中反向电压的影响，查阅有关资料知：光电管在制造的过程中，
很难保证阳极不被阴极材料所污染(即阴极表面的低逸出功材料溅射到阳极
上）。而且查知这种污染会在光电管的反复使用过程中日趋加重，造成被污
显然，有
代入（1）式，即有
（2）
（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
W h
，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
光电效应测普朗克常数实验报告
【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。
【仪器用具】
高压汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、微电流放大器、 光电管
6. 测量过程中产生的反向电流的影响； 对于以上各种误差，分析可知，由于实验中产生的暗电流很小（低于实验
测 量的精度）故 1 暗电流的影响可忽略不计；而对于 2、5 的影响可通过
仪器 采购途径实现；而对于 3 个人认为可以通过在装置前加稳压器来实现
微小电
压扰动对实验的影响；对 4 完全可通过操作者本人的良好的实验习惯来实

。
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
1 mv2 速度， 为被光线照射的金属材料的逸出功，2 为从金属逸出的光电子的最 大初动能。
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。
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。
2、测量普朗克常数h 1 将电压选择按键开关置于–2～＋2V 档，将“电流量程”选择开关置于
A 档。将测试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上。 2 将直径为 4mm 的光阑和 365.0nm 的滤色片装在光电管电暗箱输入口上。 3 从高到低调节电压，用“零电流法”测量该波长对应的U0 ，并数据记录。 4 依次换上 404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm 的滤色片，重复步骤 （1）、（2）、（3）。
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。
5 测量三组数据你，然后对h 取平均值。
[实验数据及处理]
【实验分析讨论】
五、 误差分析 对于普朗克常量的确定，是通过测不同频率下的截止电压的大小来得到的。 而其主要误差也就是在这一测量过程中产生的。查阅有关资料知为了能准确 测定普朗克常数, 实验中所用的光电管必须具备下列条件: (1) 对可见光区域内所有谱线都较灵敏； (2) 阳极包围阴极, 这样当阴极有负电位时, 大部分光电子都能到达阳极；
(3) 阳极没有光电效应, 不会产生反向电流；
(4) 光电管的暗电流很小；
(5) 减小或避免杂散光的影响。
综合其它的影响可知，在实验中的主要误差有：
1. 光电管中暗电流的影响；
2. 滤色片产生的滤色光并不完全单一；
3. 实验汞灯受交变电压影响而不能完全稳定；
4. 仪器读数微小跳动的读数误差；
5. 暗箱封闭不严而受杂质光的影响。
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U 0
0 ，没有光电子逸出。图中的直线的斜率 k
h e
是一
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。
【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