- 1、本文档共27页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
第三章 普朗克常数的测量
当光照在物体上时,光的能量仅部分以热的形式被物体吸收,而另一部分则转化为物体中某些电子的能量,使电子逸出物体表面,这种现象称为光电效应。逸出的电子称为光电子,在光电效应中,光显示出它的粒子性质,所以这种现象对认识光的本性,具有极其重要的意义。
1905年爱因斯坦发展了辐射能量E以hv(v是光的频率)为不连续的最小单位的量子化思想,成功地解释了光电效应实验中遇到的问题。1916年密立根用光电效应法测量了普朗克常数h,确定了光量子能量方程式的成立。今天,光电效应已经广泛地运用于现代科学技术的各个领域,利用光电效应制成的光电器件已成为光电自动控制、电报、以及微弱光信号检测等技术中不可缺少的器件。
一、实验目的
1、了解光的量子性,光电效应的规律,加深对光的量子性的理解;
2、验证爱因斯坦方程,并测定普朗克常数h;
3、学习用不同的方法处理数据。
二、实验原理
光电效应实验原理如图1所示,其中S为真空光电管,K为阴极,A为阳极,当无光照射阴极时,由于阳极与阴极是断路,所以检流计G中无电流流过,当用一波长比较短的单色光照射到阴极K上时,形成光电流,光电流随加速电位差U变化的伏安特性曲线如图2所示。
图1:光电效应实验原理图 图
图1:光电效应实验原理图
图2:光电管的伏安特性曲线
光电流随加速电位差U的增加而增加,加速电位差增加到一定量值后,光电流达到饱和值IH,饱和电流与光强成正比,而与入射光的频率无关。当U=UA-UK变成负值时,光电流迅速减小。实验指出,有一个遏止电位差Ua存在,当电位差达到这个值时,光电流为零。
2、光电子的初动能与入射光频率之间的关系
光电子从阴极逸出时,具有初动能,在减速电压下,光电子逆着电场力方向由K极向A极运动,当U=U0时,光电子不再能达到A极,光电流为零,所以电子的初动能等于它克服电场力所作的功,即
(1)
根据爱因斯坦关于光的本性的假设,光是一粒一粒运动着的粒子流,这些光粒子称为光子,每一光子的能量为E=,其中h为普朗克常量,为光波的频率,所以不同频率的光波对应光子的能量不同,光电子吸收了光子的能量之后,一部分消耗于克服电子的逸出功A,另一部分转换为电子动能,由能量守恒定律可知
(2)
式(2)称为爱因斯坦光电效应方程。其中m和V是光电子的质量和速度,
3、光电效应有光电阈存在
实验指出,当光的频率(即)时,不论用多强的光照射到金属物质,电子都不能逸出金属表面,因而没有光电效应产生;产生光电效应的入射光最低频率,称为光电效应的极限频率(又称红限)。不同的金属材料有不同的脱出功,因而也是不同的。光电子的能量决定于光子的频率,光子的频率越高,光电子的能量越大;而光电子的数目只决定于入射光强,即光强只影响光电子所形成光电流的大小。从而成功地解释了光电效应的规律。
爱因斯坦光电效应方程同时提供了测普朗克常数的一种方法:由公式(1)和(2)可得:,当用不同频率()的单色光分别做光源时,就有:
任意联立其中两个方程就可得到
(3)
由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常数h,也可由直线的斜率k求出h(=ek)。
因此,用光电效应方法测量普朗克常数的关键在于获得单色光,测量光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。
实验中,单色光可由汞灯光源经过滤光片选择谱线产生,汞灯是一种气体放电光源,点燃稳定后,在可见光区域内有几条波长相差较远的强谱线,如表1所示,与滤光片联合作用后可产生需要的单色光。
表1 可见光区汞灯强谱线
波长/nm
频率/1014Hz
颜色
577.0
5.198
黄
546.1
5.492
绿
435.8
6.882
蓝
404.7
7.410
紫
365.0
8.216
近紫外
为了获得准确的遏止电位差值,本实验用的光电管应该具备下列条件:
①对所有可见光谱都比较灵敏。
②阳极包围阴极,这样当阳极为负电位时,大部分光电子仍能射到阳极。
③阳极没有光电效应,不会产生反向电流。
④暗电流很小。
但是实际使用的真空型光电管并不完全满足以上条件,由于存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流(即无光照射时的电流),所以测得的电流值,实际上包括上述两种电流和由阴极光电效应所产生的正向电流三个部分,所以伏安曲线并不与U轴相切,由于暗电流是由阴极的热电子发射及光电管管壳漏电等原因产生,与阴极正向光电流相比,其值很小
您可能关注的文档
- 第一节《化学能与热能》达标演练.doc
- 第一讲 集合 印刷版.doc
- 第一节赛前状态与准备活动.ppt
- 第一讲++电阻、电容和电感.doc
- 第一讲集合测试题.doc
- 第一课 网络基础传输介质与连接设备.doc
- 第一课时 地球的宇宙环境 课堂演练.doc
- 第一课神奇的货币典例.ppt
- 第一车模兽兽的高清车展图.ppt
- 第一部分水生参军.ppt
- 山东省临沂市沂水县2023-2024学年高一下学期期中考试历史试题.docx
- 江苏省泰州市靖江高级中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题(无答案).docx
- 新疆部分名校2023-2024学年高二下学期期中联合考试语文试题.docx
- 湖南省岳阳市岳阳县第一中学2023-2024学年高三下学期4月期中考试数学试题.docx
- 山东省烟台市2023-2024学年高二下学期4月期中生物试题(无答案).docx
- 江苏省靖江高级中学2023-2024学年高二下学期期中地理试题(无答案).docx
- 四川省甘孜藏族自治州某重点中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题.docx
- 湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中英语试题(无答案).docx
- 四川省成都市金牛区成都市实验外国语学校2024年高三三模考试生物试题.docx
- 浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题.docx
文档评论(0)