综合、设计性实验报告
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一、 实验题目
光电效应测普朗克常数
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。
三、仪器用具
ZKY—GD—3光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪
四、 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
12mv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
速度，
最大初动能。
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光电效应的截止电压。 显然，有
U0被称为
（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
低频率是因而
?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，
?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
k?he是一
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
是电子的电
斜率，就可以通过式（5）求出普朗克常数h。其中 量。
光电效应测普朗克常数-实验报告要点
