北京科技大学实验报告
光电效应
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) 测量普朗克常量h 。
实验仪器：
ZKY -GD-4 光电效应实验仪
1 微电流放大器 2 光电管工作电源 3 光电管 4 滤色片 5 汞灯
实验原理：
原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K 上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A 迁移形成光电流。改变外加电压V AK ，测量出光电流I 的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK 关系如图所示。从图中可见，对于一定频率，有一电压V 0，当V AK ≤V 0时，电流为0，这个电压V 0叫做截止电压。
2) 当V AK ≥V 0后，电流I 迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM 的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：
4) 对于截止频率V 0与频率ν的关系图如
下所示。V 0与ν成正比关系。当入射光的频率低于某极限值ν0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于ν0，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10s 的数量级。
实验内容及测量：
1 将4mm 的光阑及365nm 的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK 值，以其绝对值作为该波长对应的V
值，测量数据如下：
-9
频率和截止电压的变化关系如图所示：
由图可知：直线的方程是
:y=0.4098x-1.6988 所以: h/e=0.4098×10−14 ,
h =1.6×10−19×0.4098×10−14=6.5568×10−34J ·s
当y=0，即V 0=0V时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz ，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz 。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。
根据线性回归理论：
0− v ∙Vv∙ V0
k =2v 2−v
可得：k=0.40975，与EXCEL 给出的直线斜率相同。
我们知道普朗克常量ℎ0=6.626×10−34J∙s, 所以，相对误差：
ℎ−ℎ0E ==−0.01044
2 测量光电管的伏安特性曲线
1） 用435.8nm 的滤色片和4mm 的光阑
实验数据如下表所示：
数据如下表所示：
作两种情况下，光电管得伏安特性曲线：
由上图可知： 1） 光电流随管压降的增大而逐渐增大。在增大的过程中，增长速度由快变慢最终达到饱和。这一点在546.1nm 的伏安特性中可以清楚地看出。 2） 当管压降相同时，比较两个不同波长的光电流可以发现：波长长的，即频率小的
（546.1nm ）光电流小；波长短的，即频率大的（435.8nm ）光电流大。这也间接
2+A。证明了爱因斯坦的光电流方程：h ν=m v0对于同一种金属，溢出功A 相等，
21
频率高的就能得到更大的动能来克服金属的束缚，从而形成更大的光电流。
3. 保持管压降VAK=30.0V 不变，调整光阑的直径，分别为：2mm, 4mm, 8mm 。测量作出两种不同波长的光电流随光强的变化图，如下：
我们可以看出：
1） 同一种波长下，光电流随光阑直径的增大而增大。由于数据点有限，不能表明光
阑面积（即光强的大小）同光电流的具体关系，是否是线性的，也就无从得知。
所画出的图形如下：
2） 不同波长下，若光阑直径相等，即光强相同，光的频率越大，光电流越大；并且，
频率大的光变化也快。在光强较弱时，不同的光产生的光电流大小相差无几，但
当光强变大后，两者差距逐渐变大。
4 在VAK=30.0V 的情况下，保证光阑直径为8mm ，测量两种光强下，光电流与入射距离的变化关系如下表和下图所示：
入射距离增大，光强势必会减小，由图可知，光电流变小，这样的结论和以上改变光阑直径所得结论相一致。对于不同的光波，频率大的光在相同的光强条件下，获得的光电流较大。
实验总结：
1） 实验中改变入射距离处误差最大，所以只能做定性分析，不能用于定量计算。 2） 通过实验得到了普朗克常数，也验证了爱因斯坦的光电效应方程。 3） E XCEL 表格中所得到的线性方程也是利用了线性回归理论，可见线性回归理论在
处理数据中有很重要的应用。 4） 实验中由汞灯产生的不同波长的光的强度本身也应该有所差别，546.1nm 和
435.8nm 的光的强度应该是不相同的。所以对于实验中的光强也无法做到定量研
究。
北京科技大学实验报告
光电效应
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) 测量普朗克常量h 。
实验仪器：
ZKY -GD-4 光电效应实验仪
1 微电流放大器 2 光电管工作电源 3 光电管 4 滤色片 5 汞灯
实验原理：
原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K 上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A 迁移形成光电流。改变外加电压V AK ，测量出光电流I 的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK 关系如图所示。从图中可见，对于一定频率，有一电压V 0，当V AK ≤V 0时，电流为0，这个电压V 0叫做截止电压。
2) 当V AK ≥V 0后，电流I 迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM 的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：
4) 对于截止频率V 0与频率ν的关系图如
下所示。V 0与ν成正比关系。当入射光的频率低于某极限值ν0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于ν0，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10s 的数量级。
实验内容及测量：
1 将4mm 的光阑及365nm 的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK 值，以其绝对值作为该波长对应的V
值，测量数据如下：
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频率和截止电压的变化关系如图所示：
由图可知：直线的方程是
:y=0.4098x-1.6988 所以: h/e=0.4098×10−14 ,
h =1.6×10−19×0.4098×10−14=6.5568×10−34J ·s
当y=0，即V 0=0V时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz ，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz 。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。
根据线性回归理论：
0− v ∙Vv∙ V0
k =2v 2−v
可得：k=0.40975，与EXCEL 给出的直线斜率相同。
我们知道普朗克常量ℎ0=6.626×10−34J∙s, 所以，相对误差：
ℎ−ℎ0E ==−0.01044
2 测量光电管的伏安特性曲线
1） 用435.8nm 的滤色片和4mm 的光阑
实验数据如下表所示：
数据如下表所示：
作两种情况下，光电管得伏安特性曲线：
由上图可知： 1） 光电流随管压降的增大而逐渐增大。在增大的过程中，增长速度由快变慢最终达到饱和。这一点在546.1nm 的伏安特性中可以清楚地看出。 2） 当管压降相同时，比较两个不同波长的光电流可以发现：波长长的，即频率小的
（546.1nm ）光电流小；波长短的，即频率大的（435.8nm ）光电流大。这也间接
2+A。证明了爱因斯坦的光电流方程：h ν=m v0对于同一种金属，溢出功A 相等，
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频率高的就能得到更大的动能来克服金属的束缚，从而形成更大的光电流。
3. 保持管压降VAK=30.0V 不变，调整光阑的直径，分别为：2mm, 4mm, 8mm 。测量作出两种不同波长的光电流随光强的变化图，如下：
我们可以看出：
1） 同一种波长下，光电流随光阑直径的增大而增大。由于数据点有限，不能表明光
阑面积（即光强的大小）同光电流的具体关系，是否是线性的，也就无从得知。
所画出的图形如下：
2） 不同波长下，若光阑直径相等，即光强相同，光的频率越大，光电流越大；并且，
频率大的光变化也快。在光强较弱时，不同的光产生的光电流大小相差无几，但
当光强变大后，两者差距逐渐变大。
4 在VAK=30.0V 的情况下，保证光阑直径为8mm ，测量两种光强下，光电流与入射距离的变化关系如下表和下图所示：
入射距离增大，光强势必会减小，由图可知，光电流变小，这样的结论和以上改变光阑直径所得结论相一致。对于不同的光波，频率大的光在相同的光强条件下，获得的光电流较大。
实验总结：
1） 实验中改变入射距离处误差最大，所以只能做定性分析，不能用于定量计算。 2） 通过实验得到了普朗克常数，也验证了爱因斯坦的光电效应方程。 3） E XCEL 表格中所得到的线性方程也是利用了线性回归理论，可见线性回归理论在
处理数据中有很重要的应用。 4） 实验中由汞灯产生的不同波长的光的强度本身也应该有所差别，546.1nm 和
435.8nm 的光的强度应该是不相同的。所以对于实验中的光强也无法做到定量研
究。