光电效应测普朗克常数实验是什么？

光电效应与普朗克的常数实验是测量实验。 实验中,用光阑的大小来模拟光强的大小,本来就是一种粗略的手段,真正的光强应该用光功率计之类的测量,而且光源也要用标准光源。

光电效应测普朗克常数截止频率 光电效应测普朗克常数频率计算

光电效应测普朗克常数截止频率 光电效应测普朗克常数频率计算

以下是光电效应的相关介绍：

光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波（该频率称为极限频率threshold frequency）照射下，某些物质内部的电子吸收能量后逸出而形成电流，即光生电。

光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中，物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响。

光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。

以上资料参考

光电效应与普朗克常量的测定误分析

光电效应与普朗克常量的测定误分析如下：

光电效应测普朗克常数是目前各高校必开的近代物理实验之一，通过该实验学生可以深入理解爱因斯坦光电方程以及物质的波粒二象性和能量交换量子化的规律。

分析利用光电效应实验仪，采用零电流法测量不同频率入射光对应的截止电压，并通过对测量结果进行线性拟合得到普朗克常数。从实验仪器自身、实验作步骤及数据处理方法等三个方面分析了产生误的原因。

1887年德国物理学家赫兹在做电磁波实验时意外地观察到了光电效应现象，即物质主要是金属在光的照射下释放电子的现象。1905年，爱因斯坦引入光量子理论，并给出了光电效应扰慧方程，成功地解释了光电效应的全部实验规律。

目前人们已经根据光电效应原理制成了光电管、光电池、光电倍增管等光电元器件，并且还在不断开辟新的应用领域因此光电效应实验和光量子论在物理学的发展中具有深远的意义。

光电效应发现规律：

1、每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称做极限波长（或称红限波长）。当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。

2、光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。

3、光电效应的瞬时性。实验发现，即几乎在照到金属时立即产生光电流。响应时间不超过十的颂蔽负九次方秒。

4、入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间单位面积内逸出的光电子数目。在光颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，即一定颜色的光，入射光越强，一定时间内发射的电子数目越多。

光电效应测普朗克常数

实验中通过改变入射光的频率，测出相应截止电压Us，在直角坐标中作出Us ～υ关系曲线，若它是一根直线，即证明了爱因斯坦方程的正确，并可由直线的斜率K=h/ υ，求出普朗克常数。

显然，测量普朗克常数的关键在于准确地测出不同频率υ所对应的截止电压Us，然而实际的光电管伏安特性曲线由于某种因素的影响与理想曲线（图4-4-2）是不同的。下面对这些因素给实验结果带来的影响进行分析、认识，并在数据处理中加以修正。

首先，由于光电管在加工制作和使用过程，阳极常会被溅射上光阴极材料，当光照射光阴极时，不可避免有部分光漫反射到阳极上，致使阳极也发射光电子，而外加反向电场对阳极发射的光电子成为一个加速场，它们很快到达阳极形成反向电流。

其次，光电管即使没有光照，在外加电压下也会有微弱电流通过，称为光电管的暗电流。产生暗电流的主要原因是极间绝缘电阻漏电（包括管座及玻璃壳内外表面的漏电）和阴极在常温下的热电子发射，暗电流与加电压基本上成线性关系。

由于上述两个原因的影响，实测的光电流实际上是阴极光电子发射形成的光电流、阳极光电子发射形成的反向电流和光电管暗电流的代数和。使实际的伏安特性曲线呈现图4-4-4所示形状，因此，真正的截止电压Us并不是曲线与U轴的交点，因为此时阴极光电流并未截止，当反向电压继续增大时，伏安特曲线将向反向电流继续延伸，达到B点时逐渐趋向饱和。B点所对应的应向电压才是对应频率υ下的截止电压。从整个曲线看，B点是负值电流的变化率开始增大的“抬头点”，所以在实际中确定截止电压Us是要准确地从伏安特性曲线中找出“抬头点”所对应的电压值。

光电效应极限频率和截止频率

光电效应是指当光子与物质相互作用时，光子的能量被物质吸收，电子从物质中被释放出来的现象。光电效应的研究对于理解光子和电子的性质以及光电器件的应用具有重要的意义。

光电效应的极限频率和截止频率是光电效应的两个重要概念。极限频率是指当光子的频率高于一定值时，光电效应才能发生。截止频率是指当光子的频率低于一定值时，光电效应不再发生。

拓展：

根据经典物理学的理论，光子的能量与其频率成正比，即E=hν，其中E为光子的能量，h为普朗克常数，ν为光子的频率。因此，当光子的频率越高，其能量也越大。

根据光电效应的实验结果，当光子的频率高于一定值时，光电效应才能发生。这个频率被称为光电效应的极限频率，也被称为戴维森-革末效应的临界频率。极限频率与物质的性质有关，不同的物质具有不同的极限频率。

截止频率是指当光子的频率低于一定值时，光电效应不再发生。截止频率与物质的性质和温度有关，不同的物质和温度具有不同的截止频率。

光电效应的极限频率和截止频率对于光电器件的应用具有重要的意义。例如，光电二极管是一种利用光电效应的器件，其工作原理就是利用光子的能量将电子从半导体中释放出来，从而产生电流。光电二极管的灵敏度和响应速度与光子的能量和频率有关，因此需要选择合适的光子能量和频率来优化光电二极管的性能。

光电效应测普朗克常数方法研究

用光电效应测普朗克常数

<大学物理实验>课本P280

[实验目的]

1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，了解光电效应的基本规律；

2、掌握用光电管进行光电效应研究的方法；

3、学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。

[实验仪器]

GD-4型智能光电效应(普朗克常数)实验仪(由光电检测装置和实验仪主机两部分组成)

光电检测装置包括：光电管暗箱GDX-1，高压汞灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。

实验主机为：GD-4型光电效应(普朗克常数)实验仪，该仪器包含有微电流放大器和扫描电压源发生器两部分组成的整体仪器。

[实验原理]

1、普朗克常数的测定

根据爱因斯坦的光电效应方程：

（1）

(其中： 是电子的动能， 是光子的能量， 是光的频率， 是逸出功, 是普朗克常量。)

是材料本身的属性，所以对于同一种材料 是一样的。当光子的能量 时不能产生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率 （ ）

实验中：将 和 间加上反向电压 ( 接负极),它对光电子运动起减速作用.随着反向电压 的增加,到达阳极的光电子的数目相应减少,光电流减小。当 时，光电流降为零，此时光电子的初动能全部用于克服反向电场的作用。即

（2）

这时的反向电压叫截止电压。入射光频率不同时，截止电压也不同。将（2）式代入（1）式，得

（3）

（其中 ）式中 都是常量，对同一光电管 也是常量，实验中测量不同频率下的 ，做出 曲线。在（3）式得到满足的条件下，这是一条直线。

若电子电荷 ，由斜率 可以求出普朗克常数 。由直线上的截距可以求出溢出功 ，由直线在 轴上的截距可以求出截止频率 。如图（2）所示。

2、测量光电管的伏安特性曲线

在照射光的强度一定的情况下，光电管中的电流 与光电管两端的电压 之间存在着一定的关系。

理想曲线与实验曲线有所不同，原因有：

①、光电管的阴极采用逸出电势低的材料制成，这种材料即使在高真空中也有易氧化的趋向，使阴极表面各处的逸出电势不尽相等，同时，逸出具有动能的光电子数目大为减少。随着反向电压的增高，光电流不是陡然截止，而是较快降低后平缓的趋近零点。

②、阳极是用逸出电势较高的铂钨等材料做成，本来只有用远紫外线照射才能逸出光电子，因为施加在光电管上的外电场对于这些光电子来说正是一个加速电场，使得发射的光电子由阳极飞向阴极，构成反向电流。

③暗合中的光电管即使没有用光照射，在外加电压下也会有微弱的电流流通，称做暗电流，其主要原因是极间绝缘电阻漏电（包括管座以及玻璃壳内外表面的漏电）、阴极在常温下的热电子辐射等。暗电流与外加电压基本成线性关系。

[实验内容]

1、将仪器的连线接好；

2、经老师确认后，接通电源预热仪器20分钟；

3、熟悉仪器，进行一些简单的作，并将仪器调零；

4、普朗克常数的测定

选定某一光阑孔径为 的光阑（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离 的情况下，选用不同滤色片（分别有 为 ， ， ， ， ），调节光电管两端的电压 ，使得光电管中的电流为0，将此时光电管两端的电压表示为 （称为截止电压），将其记录下来；

5、测量光电管的伏安特性曲线

观察5条谱线在同一光阑孔径为 （记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离 （记录其数值）的情况下，改变光电管两端的电压 （范围在 ），记录电压 和对应的光电流 。

6、验证饱和电流与入射光强度成正比：

确定入射光波长 （记录其数值）、光源与光电管之间的距离 （记录其数值）以及光电管两端的电压 （一般为50V，这时认为光电管中的电流已达到值，即为饱和电流 ），改变光阑孔径 （分别为： ， ， ），记录对应的饱和光电流 ；

7、整理实验仪器

结束实验时，要将实验仪器按原样摆放好；

[数据的测量与处理]

1、普朗克常数的测定

表一、 关系光阑孔

入射光波长

365.0 404.7 435.8 546.1 577.0

对应频率

8.214 7.408 6.879 5.490 5.196

截止电压

要求：根据表一的实验数据（用最小二乘法处理），得出 直线的斜率 ，即可用 求出普朗克常数，并用普朗克常数的公认值 比较实验相对误 ，式中 ， 。

2、测光电管的伏安特性曲线：

表二、 ，

要求：在坐标纸上绘出 关系曲线，并描述其特点。

3、验证饱和电流与入射光强度成正比：

表三、 （ 为光的强度）关系 ， ，

光阑孔

2 4 8

要求：作图分析实验数据（提示： 与 成正比例）

[实验总结和误分析]

光电效应截止频率计算公式

hv=ek+w。其中，hv是光频率为v的光子所带有的能量，h为普朗克常量，v是光子的频率，ek是电子的初动能，w是被激发物质的逸出功。

光电效应是指光束照射物体时会使其发射出电子的物理效应。发的电子称为“光电子”。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。

光电效应实验是如何找出不同频率入射光波的截止电压的?又是如何求出普朗克常数？

这个实验主要是根据爱因斯坦的这个方程来做的 eU=1/2mv^2=hv-hv0

当用频率为v的光照射时，会有光电子出来，然后加上电压，电子会减速，当观察不到光电流时说明 eU=1/2mv^2，此时的U就是截止电压。

用不同的频率的光激发金属材料，得到对应的截止电压U，根据这些点会得到一条直线。

即：U=hv/e-hv0/e . 直线斜率是h/e， 截距是hv0/e， e是电子的电量，能求出h和v0

v0是截止频率。

大学物理光电效应截止频率是多少？怎么算？

截止频率与金属种类有关。发生光电效应的条件是光的能量大于该金属电子逸出功（最外层电子电离所需能量）。所以截止频率就是恰好能使金属发生光电效应的光的频率。设逸出功为W，光子能量E=hυ，υ就是光的频率，h是普朗克常量，h=6.62610-34j·s。所以w=E=hυ，可算出该种金属逸出功。