普朗克常數(shù)的測量

1、實驗二普朗克常數(shù)的測量一、實驗?zāi)康募由顚獾牧孔有缘恼J(rèn)識，驗證愛因斯坦光電效應(yīng)方程。掌握用光電效應(yīng)法測定普朗克常數(shù)h。二、實驗原理實驗指出，當(dāng)光的頻率v V。時，不論用多強(qiáng)的光照射到物 質(zhì)都不會產(chǎn)生光電效應(yīng)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知：4一. - 一v0= h，v0稱為紅限。愛因斯坦光電效應(yīng)方程同時提供了測普朗克常 量的一種方法：h =叫U FV V .測定普朗克常數(shù)h的關(guān)鍵是正確地測定截止電壓U。但由于制作工藝等原因，給準(zhǔn)確測定截止電壓帶來一些困難。對測量產(chǎn)生影 響的主要因素如下：(1)暗電流和本底電流暗電流：由陰極在常溫下的熱電子發(fā)射形成的熱典和封閉在暗盒里的光電 管在外加電壓下因管子陰

2、極和陽極間絕緣電阻漏電而產(chǎn)生的遍電流兩部分組成。 本底電流：周圍雜散光射入光電管所產(chǎn)生電流。反向電流由于制作光電管時陽極上往往濺有陰極材料，所以當(dāng)光照到陽極上或雜散光 漫射到陽極上時，陽極上也往往有光電子發(fā)射；此外，陰極發(fā)射的光電子也可能 被陽極的表面所反射。當(dāng)陽極A為負(fù)電勢，陰極K為正電勢時，對陰極K上發(fā)射 的光電子而言起減速作用，而對陽極A發(fā)射或反射的光電子而言卻起了加速作 用，使陽極A發(fā)出的光電子也到達(dá)陰極K，形成反向電流。由于上述原因，實測的光電管伏安特性曲線(圖2)與理想曲線是有區(qū)別的。 顯然，實測曲線上光電流I為零的點所對應(yīng)的電壓值并不是截止電壓。由于本實驗儀器的電流放大器靈敏度高

3、，穩(wěn)定性好；光電管陽極反向電流， 暗電流水平也較低。在測量各譜線的截止電壓U。時，可采用零電流法，即直接將 各譜線照射下測得的電流為零時對應(yīng)的電壓uak的絕對值作為截止電壓U。三、試驗儀器DH-GD-1型普朗克常數(shù)測試儀光。儀器由汞燈及電源，濾色片，光闌，光電 管、測試儀（含光電管電源和微電流放大器）構(gòu)成實驗儀實驗儀123456 71汞燈電源2汞燈3濾色片4光闌5光電管6基座7實驗儀四、實驗內(nèi)容及步驟（1）測試前準(zhǔn)備把汞燈及光電管暗盒遮光蓋蓋上，將汞燈暗盒光輸出口對準(zhǔn)光電管暗盒光輸 入口，調(diào)整光電管與汞燈距離L為約40cm并保持不變。（2）測普朗克常數(shù)將電壓選擇按鍵置于-2 V+2V檔，電流量

4、程”選擇開關(guān)置于10-12A檔，儀 器在充分預(yù)熱后，進(jìn)行測試前調(diào)零，旋轉(zhuǎn)“調(diào)零”旋鈕使電流指示為000.0。A：將直徑4mm的光闌及365.0nm的濾色片裝在光電管暗盒光輸入口上。從 低到高調(diào)節(jié)電壓，用“零電流法”或“補(bǔ)償法”測量該波長對應(yīng)的截止電壓U0， 并將數(shù)據(jù)記于表1中。（光電流變化時取平均值）。B：光闌直徑保持 4mm，依次換上 404.7nm，435.8nm，546.1 nm，577.0nm 的濾波片，重復(fù)上述測量，并記錄數(shù)據(jù)。表1 U0V關(guān)系光闌孔6二4 mm波長入.（nm）365.0404.7435.8546.1577.0頻率V .(X 1014Hz)8.2167.4106.8825.4925.196截止電壓U0.（V）數(shù)據(jù)處理：由表1的實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)k=竺0 = U0i U0j，采用逐差法從表1后四組數(shù)據(jù)Avv vi j 中求出兩個k，將其平均值作為所求k的數(shù)值。得出U0V直線的斜率k后，即可用h = eUi U =ek求出普朗克常數(shù)，并 0