内容发布更新时间 : 2024/5/18 21:28:53星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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第1章 仪器介绍

LB-PH3A光电效应（普朗克常数）实验仪由汞灯及电源、光阑与滤色片、光电管、测试仪（含光电管电源和微电流放大器）构成，实验仪结构如图1所示，测试仪的调节面板如图2所示。

汞灯 刻度尺 光阑与滤色片 光电管

图1 实验仪结构图

图2 测试仪前面板图

LB-PH3A光电效应（普朗克常数）实验仪有以下特点：

1． 在微电流测量中采用高精度集成电路构成电流放大器。对测量回路而言，放大器近似于

理想电流表，对测量回路无影响。精心设计、精心选择元器件、精心制作，使电流放大精品文档

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器达到高灵敏度、高稳定性，使测量准确度大大提高。

2． 采用了新型结构的光电管。由于其特殊结构使光不能直接照射到阳极，由阴极反射到阳

极的光也很少，加上采用新型的阴、阳极材料及制造工艺，使得阳极反向电流大大降低，暗电流水平也很低。

3． 设计制作了一组高性能的滤色片。保证了在测量一组谱线时无其余谱线的干扰，避免了

谱线相互干扰带来的测量误差。

4． 由于仪器的稳定性好且无谱线间的相互干扰，测出的I - U特性曲线平滑、重复性好。 5． 通过改变实验仪的电压档位的方式，利用光电效应测量普朗克常数、光电管伏—安特性

以及验证饱和光电流与入射光强成正比等实验。

6． 本仪器可用三种不同方法测量普朗克常数（拐点法、零电流法、补偿法），因此有较好

的可比性。

7． 采用上述测量方法，不但使得U0测量快速、重复性好，而且据此计算出的h误差不大

于3 %。

其技术参数如下： 1． 微电流放大器：

电流测量范围：10-7 ~ 10-13 A，分6档，三位半数字显示

零漂：开机20分钟后，30分钟内不大于满读数的± 0. 2 %（10-13 A档） 2． 光电管工作电源：

电压调节范围：-2 ~ +2 V，-2 ~ +20 V，分两档，三位半数字显示 不稳定度≤0. 1 % 3． 光电管：

光谱响应范围：340 ~ 700 nm

最小阴极灵敏度≥1 μA（-2 V≤UAK≤0 V） 阳极：镍圈

暗电流I ≤5 × 10-12 A（-2 V≤UAK≤0 V） 4． 滤光片组：

5组，中心波长为：365. 0 nm，404. 7 nm，435. 8 nm，546. 1 nm，578. 0 nm 5． 汞灯：

可用谱线：365. 0 nm，404. 7 nm，435. 8 nm，546. 1 nm，578. 0 nm 6． 测量误差≤3 %

第2章 实验目的与原理

光电效应是，一定频率的光照射在金属表面时，会有电子从金属表面逸出的现象。在光电效应中，光显示出它的粒子性，这种现象对于认识光的本质，具有极其重要的意义。 精品文档

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1887年赫兹发现了光电效应现象，以后又经过许多人的研究，总结出一系列实验规律。由于这些规律用经典的电磁理论无法圆满地进行解释，爱因斯坦于1905年应用并发展了普朗克的量子理论，首次提出了“光量子”的概念，并成功地解释了光电效应的全部规律。十年后，密立根用实验证实了爱因斯坦的光量子理论，精确地测定了普朗克常数。两位物理大师因在光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖。光电效应实验和光量子理论在物理学的发展史中具有重大而深远的意义。利用光电效应制成了许多光电器件，在科学和技术上得到了极其广泛的应用。 实验目的：

1． 了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。 2． 测量普朗克常数和测定光电管的光电特性曲线。

实验原理：

光电效应的实验原理如图3所示。入射光照射到光电管阴极K上，产生光电子在电场作用下向阳极A迁移构成光电流，改变外加电压UAK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。

光电效应的基本实验事实如下：

1． 对应于某一频率，光电效应的I - UAK关系如图4所示。从图中可见，对一定的频率，有

一电压U0，当UAK≤U0时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压U0，被称为截止电压。

2． 当UAK≥U0后，I迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度P成

正比。

3． 对于不同频率的光，其截止频率不同，如图5所示。

4． 作截止电压U0与频率υ的关系图如图6所示，U0与υ成正比关系。当入射光频率低于

某极限值υ0（随不同金属而异）时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。

5． 光电效应时瞬时效应。即使入射光的强度非常微弱，只要频率大于υ0，在开始照射后立

即有光电子产生，所经过的时间至多为10-9秒的数量级。

图3 图4

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