光电效应

物理实验及数据格_实验24 实验24　光电效应与普朗克常数测定 专业​​___________________ 学号​___________________ 姓名​___________________ 一、实验指导 1.​ 仪器连接 先将FB807A测试仪及汞灯电源接通，接着将光电暗盒的滤光片转盘旋转到“0”处，并且将两边的遮光罩都罩上，预热15~20分钟左右。然后调整光电管与汞灯距离约为400mm。用红、黑连接线将光电暗盒电压输入端与FB807A测试仪电压输出端（仪器背面）连接起来（红对红，黑对黑），最后用Q9插头高频匹配电缆将FB807A电流信号输入端与光电暗盒上输出端K连接起来。 2.​ 测量截止电压 ⑴ 在FB807A仪器面板上将电源转换按键置于-2V~+2V档，“电流量程”开关置于 档，将Q9线断开，旋转“调零”旋钮使电流A指示为000.0，然后再接上Q9线。 ⑵ 调零结束后进入正常测量步骤：先旋转光电暗盒上的滤光片转盘，使其刻度‘365nm’对准正上方的白点，也就是选择365nm的滤光片，接着调节“电压粗调”和“电压细调”旋钮使显示的V值为-1.999V；取下汞灯遮光罩（注意可能会有些烫），此时电流表A应显示出一个负的电流值。再调节“电压粗调”和“电压细调”旋钮，同时观察电流表的数值。当调节到电流表显示的数值为零时，此时的调节电压就是365nm波长单色光的截止电压UAK,将其记录在表格1的相应位置中，然后按顺序依次换上405nm、436nm、546nm、577nm的滤光片，重复以上测量步骤。 3.​ 饱和光电流IS与入射光的强度P的关系 ⑴ 将电源转换按键置于-2V~+30V档，“电流量程”开关置于 档，然后断开Q9线重新进行调零，调零后再接上Q9线。 ⑵ 接着调节电压粗调和细调旋钮，使得电压表显示为30V，在光电暗盒上选择436nm的滤光片，调节导轨上的光电暗盒的位置，测量并记录在同一谱线、同一光阑下，光电管与入射光不同距离，如：300mm、350 mm、400mm等对应位置上的电流值，并填于表2中。 4.​ 测光电管的伏安特性曲线 ⑴ 将电源转换按键保持在-2V~+30V档，“电流量程”开关置于 档，接着断开Q9线再次调零，然后接上Q9线。在光电暗盒上选择436nm的滤光片，调节“电压粗调”和“电压细调”旋钮，使得电流表A上显示为零，在表3中记录此时的电压和电流值； ⑵ 以电压值为基准，从1V开始到29V，每间隔1V，在表3中记录下对应的电压和电流值。 二、数据处理要求 1.​ 根据表2数据，在坐标纸上作波长与光强的变化特性曲线； 2.​ 根据表3数据，在坐标纸上作光电管的伏安特性曲线； 3.​ 根据表1数据用线性回归理论计算UAK - 直线的斜率k，与作图法进行比较。根据线性回归理论, UAK- 直线的斜率K的最佳拟合值为： 其中： 表示频率 的平均值； 表示频率 的平方的平均值； 表示截止电压UAK的平均值； 表示频率 与截止电压UAK的乘积的平均值。 4.​ 用逐差法用从表1的四组数据中求出两个k，将其平均值作为所求k的数值，计算普朗克常数h=ek，并与h的公认值h0比较求出相对误差 （ ， ） 三、数据处理注意事项 实验结果应在误差允许范围内（相对误差E≤10%）符合理论值，否则需误差原因。 四、原始数据记录表格 组号​​________ 同组人姓名​​____________________ 成绩​​__________ 教师签字​​_______________ 表1 Uak— 的关系 光阑孔Φ=2mm 波长λ（nm） 365 405 436 546 577 频率 （×1014Hz） 8.214 7.408 6.879 5.490 5.196 截止电压Uak（V） 表2 Is—P关系 UAK = 30V Φ=2mm 436nm 入射距离L（mm） 300 350 400 I（×10-10A） 表3 光电管伏安特性测试（I—UaK关系）　　 　　 L=400 mm Φ=2mm UAK（V） I（×10-11A） UAK（V） I（×10-11A） UAK（V） I（×10-11A） 五、思考 1.​ 实验结果的精度和误差主要取决于哪几个方面？ 2.​ 实测的光电管的伏安特性曲线与理想曲线有何不同？“拐点”的确切含义是什么？