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留意: 丈量时正向电流不必很大

  大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院(系) 姓 名 年 专业 学号 月 班级 尝试台号 日,第 周,礼拜 第 节 教师签字 成 绩 尝试时间 尝试名称 教师考语 光电效应丈量普朗克常量和金属逸出功 尝试目标取要求: 1. 通过丈量分歧频次光照下光电效应的截止电压来计较普朗克常量 2. 获得阴极材料的红限频次和逸出功 次要仪器设备: 1. 光电效应尝试仪(GGQ-50 高压汞灯, h-I 型光电管电流丈量仪) 2. 滤光片组(通光核心波长别离为 365.0nm, 404.7nm, 435.8nm, 546.1nm, 577.0nm) 3. 圆孔光阑Φ =5mm, Φ ’=10mm 4. 微电流仪 尝试道理和内容: 1. 抱负光电效应 光电效应尝试安拆如左上图所示, 阴极 K 收到频次为 v 的单 色光映照时, 将有光电子由 K 逸出达到阳极 A, 构成回路 电流 I, 能够由检流计 G 所检测到。 通过 V 来 KA 两 端的电压变化, 连系 G 所获得的电流值, 能够获得 U 取光电 流 I 之间的关系, 如左下图所示。 按照爱因斯坦的注释, 单色光光子的能量为 E=hv, 金属中的电 子接收了光子而获得了能量, 此中除去取晶格的彼此感化和克 -1- 服金属概况的(金属的逸出功 A)外, 残剩的即是逸出光电子的动能, 明显仅仅丧失了逸出 功的光电子具有最大动能: 1 2 mv M ? hv ? A 。 2 尝试中所加的光电管电压 U 起到协帮光电流 I 构成的感化, 当不加电压 U 时, 达到阳极的光电子 很少, 光电流十分微弱; 当加上正向电压时, 便有更多的光电子达到阳极, 使得 I 增大, 而 所有的光电子都被吸引到阳极构成电流时, I 达到最大值, 此时再增大 U 也不会改变 I, 成为饱 和光电流 IM, 饱和光电流正在光频次必然时, 取光照强度成反比。 若是正在光电管两极加反向电压便能够组织光电子达到阳极构成光 电流, 当反向电压增大到光电流等于零时, 可知光电子的动能 正在电场的反向感化下耗损殆尽, 有以下关系式: mv 1 2 2 M ? eU a , 此中 Ua 成为截止电压。 连系以上最大动能的表达式可知, h A U a ? v ? , 如左图做出其对应的图像, 可知曲线的斜率为 e e h A k ? , 截距为 U 0? 。 图中斜线取 x 轴的交点对应的频次 v0 e e 称为阴极材料的红限频次, 映照光小于这个频次时, 无法发生光电效应(入射光光子能量小于电 子的逸出功) 。 明显, 通过丈量多组 v 和 Ua, 便能够通过计较函数表达式而获得 A、h、v0。 2. 尝试中相关影响要素的批改 1, 暗电流批改 暗电流指没有光照时, 因为金属概况的地道效应、 光电管漏电、 热噪声等缘由形成的由 K 向 A 逸出电子构成的电流。 因为暗电流对截止电压的影响不大, 尝试中能够利用无光照丈量电流的方 法测出暗电流值, 正在后期处置中将其剔除。 2, 阳极电流批改 因为 KA 两级距离很近, 光照时阳极的材料同 样能够发生必然程度的光电效应而发射光电子, 当光电管加的是反向电压时, 就会使阳极光电 子达到阴极构成阳极电流。 正在 U-I 曲线上阳极电 流的影响就是使正在负向电压区的阴极电流呈现 负值下沉, 因为阳极光电子数目无限且比拟阴 极较少, 故阳极电流很快达到饱和, 可见尝试中截止电压对应的现实环境是总体电流趋于反向稳 按时的电压值。 -2- 步调取操做方式: 1. 丈量各个分歧波长准单色光映照下光电管的 U-I’数据 1.1 仪器利用前预热 10 分钟, 同时留意封闭光电管入射孔。 1.2 微电流仪调零, 设置满度值(-100 为宜) , 然后调理至 10-6μ A 档, 电压表量程选用 20V 1.3 确定入射孔大小、 汞灯和光电管的距离, 并正在当前的尝试过程中连结不变。 1.4 选择并以此切换滤光片, 起头丈量。 留意: 丈量时正向电流不必很大, 更不需要达到达到正向饱和; 正电流区的数据采集不必良多, 而比拟之下负电流区采集该当愈加稠密, 并需要一曲采集到反向电流趋于不变。 2. 暗电流的丈量 2.1 以上五组数据全数丈量完毕当前, 盖住光电管的入射孔, 丈量每一组数据中各个电压值对应 的暗电流 i。 留意: 不要让进入光电管的光通量过大而损坏光电管; 电压调理应迟缓进行, 免得损坏仪器。 -3- 数据记登科处置: 各组数据的波长, 加载电压 U, 丈量电流 I’, 暗电流 i 和现实电流 I 如下 λ (nm) U(V) I(E-5μ A) I(E-5μ A) i(E-5μ A) 400 -0.99 0.0 1.0 1.0 -1.09 19.0 -18.0 -1.19 29.8 -28.8 -1.29 35.8 -34.8 -1.39 38.1 -37.1 -1.49 39.0 -38.0 -1.59 40.0 -39.0 -2.07 42.0 -41.0 -2.54 44.0 -43.0 -3.00 45.1 -44.1 λ (nm) U(V) I(E-5μ A) I(E-5μ A) i(E-5μ A) 428 -0.86 0.0 1.1 1.1 -0.96 20.1 -19.0 -1.06 29.6 -28.5 -1.16 34.3 -33.2 -1.26 36.4 -35.3 -1.36 38.1 -37.0 -1.46 39.0 -37.9 -1.56 39.9 -38.8 -1.64 40.0 -38.9 -2.12 42.0 -40.9 -2.74 44.0 -42.9 -3.00 44.1 -43.0 λ (nm) U(V) I(E-5μ A) I(E-5μ A) i(E-5μ A) 461 -0.74 0.0 1.0 1.0 -0.84 22.0 -21.0 -0.94 31.8

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