南昌大学物理实验报告
课程名称： 普通物理实验〔2〕
实验名称： 光电效应测普朗克常量
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学生： 学号：
实验地点： 座位号：
实验时间：
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一、 实验目的：
1、研究光电管的伏安特性及光电特性。
2、比较不同频率光强的伏安特性曲线与遏制电压。 3、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。 4、验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常量h。
二、 实验仪器：
YGD-1 普朗克常量测定仪〔内有75W卤钨灯、小型光栅单色仪、光电管
和微电流测量放大器、A/D转换器、物镜一套〕
图〔1〕
1—电流量程调节旋钮及其量程指示； 2—光电管输出微电流指示表； 3—光电管工作电压指示表； 4—微电流指示表调零旋钮； 5—光电管工作电压调节〔粗调〕； 6—光电管工作电压调节〔细调〕； 7—光电管工作电压转换按钮; 8—光电管暗箱； 9—滤色片，光阑〔可调节〕总成； 10—档光罩； 11—汞灯电源箱； 12—汞灯灯箱。
三、 实验原理：
光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD是光电管，K是光电管阴极，AV为电压表，E为电源，R为滑线变阻器，调节R为光电管阳极，G为微电流计，
可以得到实验所需要的加速电位差UAK。光电管的A、K之间可获得从 ?U到0再到 ?U连续变化的电压。实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干预滤色
405nm, 436nm, 546nm, 577nm。无光片过滤得到，其波长分别为： 365nm,照阴极时，由于阳极和阴极是断路的，所以G中无电流通过。用光照射阴极时，
由于阴极释放出电子而形成阴极光电流〔简称阴极电流〕。加速电位差UAK越大，阴极电流越大，当UAK增加到一定数值后，阴极电流不 再增大而到达某一饱和值IH，IH的大小和照射光的强度成正比〔如图2所示〕。加速电位差UAK变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电位差UAK负到一定数值时，阴极电流变为“0〞，与此对应的电位差称为遏止电位差。这一电位差用Ua来表示。Ua的大小与光的强度无关，而是随着照射光的频率的增大而增大〔如图3所示〕。 1、饱和电流的大小与光的强度成正比。
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2、光电子从阴极逸出时具有初动能，其最大值等于它对抗电场力所做的功，
即：
1mv2?e?Ua 2因为Ua??，所示初动能大小与光的强度无关，只是随着频率的增大而增
大。Ua??的关系可用爱因斯坦方程表示如下：
Ua?hW??? ee 〔2〕
实验时用不同频率的单色光?测出相对应?1, ?2, ?3, ?4,......?照射阴极， Ua2, Ua3, Ua4,......，然后画出Ua~?图，由此图的斜的遏止电位差Ua1,率即可以求出h。
如果光子的能量h???W时，无论用多强的光照射，都不可能逸出光电子。与此相对应的光的频率那么称为阴极的红限，且用?0(?0?W/h)来表示。实验时可以从Ua~?图的截距求得阴极的红限和逸出功。本实验的关键是正确确定遏止电位差，画出Ua~?图。至于在实际测量中如何正确地确定遏止电位差，还必需根据所使用的光电管来决定。下面就专门对如何确定遏止电位差的问题作简要的分析与讨论。
遏止电位差确实定：如果使用的光电管对可见光都比较灵敏，而暗电流也很
??小。由于阳极包围着阴极，即使加速电位差为负值时，阴极发射的光电子仍能大局部射到阳极。而阳极材料的逸出功又很高，可见光照射时是不会发射光电子的，其电流特性曲线如图4所示。图中电流为零时的电位就是遏止电位差Ua。然而，由于光电管在制造过程中，工艺上很难保证阳极不被阴极材料所污染〔这里污染的含义是：阴极外表的低逸出功材料溅射到阳极上〕，而且这种污染还会在光电管的使用过程中日趋加重。被污染后的阳极逸出功降低，当从阴极反射过来的散射光照到它时，便会发射出光电子而形成阳极光电流。实验中测得的电流特性曲线，是阳极光电流和阴极光电流迭加的结果，如图5的实线所示。由图5可见，
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光电效应测普朗克常量实验报告
