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前言
人类对光学的研究从很早就开始了：17世纪明确的形成了两大对立学说，分别是牛顿的微粒说，惠更斯的波动说。由于波动说没有数学基础以及牛顿的的威望使得微粒说一直占据上风，在19世纪证明了波动说的正确性。19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在二十世纪初提出了光子说：光具有粒子性。
一、光电效应理论介绍
1、什么是光电效应
定义：在光的照射下，物体表面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子。
2、光电效应规律
1）光电效应的发生几乎是瞬时的，时间不超过10－9s
2）任何金属都有一个能产生光电效应的最低照射光频率，叫做极限频率
3）光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，而与入射光强度无关。
4）光电流强度与入射光的强度成正比．
所以：光电效应的发生与否,与光的强弱无关,与照射时间的长短无关,与光的频率、金属材料的种类有关。
3、爱因斯坦光电效应方程
1）逸出功 ：
2）爱因斯坦光电效应方程：
二、光电效应实验
1、实验原理
1）单位时间内,受光照的金属板释放出来的电子数和入射光的强度成正比
2）光电子从金属表面逸出时具有一定的动能， 光电子的最大初动能与入射光的强度无关。
3）光电子从金属表面逸出时的最大初动能与入射光的频率成线性关系。当入射光的频率小于 截止频率时，不管照射光的强度多大，都不会产生光电效应。
2、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 h。
3）、 测量光电管的伏安特性曲线。
4）、 测量光电管的光电特性曲线。
三、实验步骤及数据记录
（一）、测量普朗克常量h
1）将测试仪的电压选择按键切换至-4V～0V档，然后将电压调至反向最大，即-4V附近。光电流测量档位调至A档，并按照前述方法调零。
2）取下遮光盖，将激光光源移近光电管暗盒，避免环境光射入光电管。将激光光源的光强档调至第5档，波长档位调至最短波长，并打开激光光源的工作电源开关。
3）点亮激光光源，然后从低到高往0V电压方向单向调节电压（应尽量避免光电流大幅超过零后的回调），直到光电流稳定在0.0×A，将该波长下此时对应的电压U0的绝对值记录于表 1中。
4）严格按照从短波到长波顺序，依次调节波长档，重复步骤3。
表 1 测量截止电压U0与光频率ν的关系
|
波长λ (nm) |
406 |
450 |
488 |
519 |
635 |
|
频率ν (× |
7.39 |
6.67 |
6.15 |
5.78 |
4.72 |
|
截止电压绝对值|U0| (V) |
1.352 |
1.053 |
0.854 |
0.714 |
0.340 |
（二）、测量光电管的伏安特性曲线和光电特性曲线
1）移开激光光源，将偏振片安装在激光光源出光孔上，并用遮光盖遮住光电管暗盒进光孔。将测试仪的电压选择按键切换至-4V～+30V档，光电流测量档位调至A档，将仪器按照前述方法调零。
2）将激光光源的光强档调至第5档，选定某波长并点亮3min，人眼观察遮光盖上反射的光斑亮度变化情况，旋转偏振片，直到光斑亮度最小（注意：避免强光直射人眼），然后锁紧偏振片。
3）取下光电管暗盒遮光盖，将激光光源移近光电管暗盒，避免环境光射入光电管。
4）将电压调至26.0V±0.1V。小心仔细地旋转偏振片，使光电流在（100±50）×A范围内时锁紧偏振片。注意：光电流严禁超过200×A，否则影响光电管寿命。
5）将电压调回0.0V±0.1V等待光电流显示稳定（约1min），然后记录从0.0V～26.0V（推荐间隔2.0V）的光电流于表 2中。
6）然后依次减小光强档位，重复步骤5。
表2 测量光电管的伏安特性曲线和光电特性曲线 =450nm
|
UAK(V) |
0.0 |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
8.0 |
10.0 |
12.0 |
14.0 |
16.0 |
18.0 |
20.0 |
22.0 |
24.0 |
26.0 |
|
|
光电流I(× |
1档 |
3.8 |
14.9 |
23.7 |
29.4 |
36.8 |
43.1 |
48.1 |
52.2 |
55.4 |
58.9 |
61.5 |
64.5 |
66.8 |
68.9 |
|
2档 |
4.5 |
17.5 |
27.8 |
34.4 |
43.2 |
50.6 |
56.4 |
61.2 |
64.9 |
69.1 |
72.1 |
75.7 |
78.3 |
80.6 |
|
|
3档 |
5.2 |
20.1 |
32.0 |
39.6 |
49.7 |
58.3 |
64.9 |
70.5 |
74.7 |
79.4 |
83.4 |
87.0 |
90.1 |
92.8 |
|
|
4档 |
5.8 |
22.5 |
36.0 |
44.5 |
55.9 |
65.5 |
72.8 |
79.1 |
83.9 |
89.1 |
93.7 |
97.7 |
101.6 |
104.1 |
|
|
5档 |
6.6 |
24.6 |
39.6 |
49.2 |
61.8 |
72.4 |
80.6 |
87.4 |
92.7 |
98.6 |
103.6 |
108.1 |
111.9 |
115.1 |
|
三、数据处理与分析
通过实验，我们将五个不同波长对应的截止电压测量出来，利用公式 求出每个波长对应的频率，绘制出 关系曲线，然后利用已知点构造新方程如下：
1、计算过程：
2、误差分析：
最后我们算出来的普朗克常量h’与实际值存在较大的误差，这可能由于测量的数据不精准和实验设备的老旧磨损原因。
3、可视化分析：
以上就是这次实验的全部内容，存在诸多的问题，欢迎大佬们指正！
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