光电效应测普朗克常数灯丝电压对实验结果有何影响

（1） 根据爱因斯坦光电效应方程：1/2mvv=hv-Wk

式中m为电子质量,v为光电子的最大速度,Wk为该金属的逸出功,它的大小与入射光频率v无关,只决定于金属本身的属性.

一束频率为v的单色光入射在真空光电管的光阴极K上.在光电管的收集极(阳板)C和光阴极K之间外加一反向电压,使得C、K之间建立起的电场,对光阴极中逸出的光电子起着阻挡它们到达收集极的作用(减速作用).随着两极间负电压的逐渐增大,到达收集极的光电子,亦即流过微电流计G的光电流将逐渐减小.当U=Uo`时,光电流将为零.此时逸出金属表面的光电子全部不能到达收集极.Uo`称为外加遏止电势差.

（2）由于光电管在制造过程中的工艺问题及电极结构上的种种原因,在产生阴极光电流的同时,还伴随着下列两个主要物理过程：

反向电流,光电管制作过程中,工艺上很难做到阳极不被阴极材料所沾染,而且这种沾染在光电管使用过程中还会日趋严重.所以当光射到阳极C上或阴极K漫反射到阳极C上,致使阳级C也发射光电子,而外电场对这些光电子却是一个加速场,因此它们很容易到达阴极而形成反向电流.

暗电流和本底电流,当光电管不受任何光照射时,在外加电压下光电管仍有微弱电流流过,称为光电管的暗电流.其原因主要是热电子发射及光电管管壳漏电所致.本底电流是因为室内各种漫反射光射入光电管所致.暗电流和本底电流均使光电流不可能降为零,且随电压的变化而变化,形成光电管的暗特性.由于上述两个因素的影响,实测电流实际上是阴极光电流、阳极光电子形成的反向电流及暗电流的代数和.

四、误差分析

产生误差的原因可能为：

1．反向电流的作用造成误差.

2．暗电流和本地电流对实验结果的影响,暗电流产生的主要原因是热电子发射及光电管管壳漏电所致,本地电流是因为室内各种漫反射光射入光电管所致,暗电流和本底电流使光电流不可能降为零,形成光电管的暗特性.

四、实验方案

（1） 打开汞灯和微电流测试仪,均遇热20分钟左右进行测量.

（2） 调节光电管前后位置,尽量缩小入射光的光斑,以减少杂散光的影响.

（3）调节光电管上下左右的位置,使入射光照到阴极圈的中间,以免入射光直接照到阳极面产生强大的反向电流.

（3） 调好微电流测试仪.

（4） 将波长选择盘转到遮光位置,转动“电压调节旋钮”旋钮,从-2至0v之间,每隔0.2v记一次想对应的电压和电流值,作出暗电流特性曲线.

（5） 将波长选择盘转到365nm位置,从-2v开始测,转动加速电压调节旋钮,每隔0.1v记一次相对应的电流和电压值,直到“微电流指示”数字表接近满度为止.然后作光电流特性曲线.找出光电流特性曲线与暗电流特性曲线的交点所对应的电势差Uo`.

（6） 将波长选择旋钮分别转到405nm、436nm、546nm、577nm位置,按上述同样的方法作出各单色光对应的光电流特性曲线,及所对应的Uo`.

（7） 利用上面测得的数据,作Uo'——v图线,求h出,并与公认值比较.

五、讨论与分析

(1) 汞灯需冷却后再启动,否则会影响其寿命；

(2) 光电管应保存在暗箱内,实验时也应尽量减少光照,故实验不读数时应将波长选择旋钮转到暗的位置.

如何测定普朗克常数？?

普朗克常量和遏止电压的关系是可以通过遏止电压算出普朗克常量。根据调查相关公开材料，普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色，马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，ν为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。在不确定性原理中，普朗克常数有重大地位，粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子质量≥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。