在光電效應測定普朗克常數(shù)實驗中測量方法的討論

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1、第28卷第2期2011年4月沈陽航空航天大學學報JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．28No．2Apr．201文章編號：2095—1248(201I)02-0085-03在光電效應測定普朗克常數(shù)實驗中測量方法的討論周永軍。樸林鶴，呂佳(沈陽航空航天大學，遼寧沈陽110136)摘要：在光電效應測鼉普朗克常數(shù)實驗方法中，分別采用零點法、曲率法和拐點法確定截止電壓，并應用最小二乘法進行直線擬合求出普朗克常數(shù)數(shù)值進行比較，結(jié)果表明，曲率法測普朗克常數(shù)的相對誤差為1．07％，零點法為1．60％，拐點法誤差最大，在實驗中要求學生采用合適的

2、方法處理數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：光電效應；普朗克常數(shù)；截止電壓中圖分類號：0482．7文獻標志碼：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2011．02．020ThemeasurementofplanckconstantinphotoelectriceffectexperimentZHOUYong-jun，PIAOLin·he，LVJia(ShenyangAerospaceUniversity，LiaoningShenyang110136)Abstract：IntheexperimentsofmeasuringPlanckconstantbyphotoelec

3、triceffect，weascertainthecutoffvoltagebyusingthenullpoint，thecurvatureandturningpointandapplyleastsquaremethodtostraightlinefittingtocomputePlanckconstantvalue．Resultsshowthattherelativeerrorofthecurvatureandthenutlpointis1．07％and1．60％respectively．a(chǎn)ndthatoftheturningpointisthelargest．The

4、mostappropriatemethodofdataprocessinginexperimentsisproposedinthispaper．Keywords：photoelectriceffect；cutoffvoltage；planckconstant利用光電效應測定普朗克常數(shù)實驗，主要是通過測試截止電壓與頻率的關(guān)系，求出h值。但由于I—U特性曲線復雜性(主要體現(xiàn)在暗電流是由于電子的熱運動及光電管漏電等原因使光陰極未受光照也會產(chǎn)生的電子流；本底電流是由各種雜散光所產(chǎn)生的光電流，兩者還隨；'bJJn電壓的變化而變化；陽極光電流是在制作光陰極時，陽極也會被濺射到光陰極

5、材料，所以只要有光射到陽極上，陽極也會發(fā)射光電子，產(chǎn)生陽極電流?)。正是由于這些原因，使得利用I—U曲線確定截止電壓孤有很大的任意性，從而不可避免地造成了系統(tǒng)誤差舊J，因此，能否準確地確定截止電壓值是該實驗成敗的關(guān)鍵。針對在普朗克常數(shù)的實際測量中，分別采用零點法、曲率法‘31、拐點法3種方法來確定截止電壓，直線擬合計算普朗克常數(shù)，對3種結(jié)果進行了比較，得出一些結(jié)論。1實驗測量及數(shù)據(jù)處理1．1實驗裝置本實驗所用的儀器是成都世紀中科儀器有限公司生產(chǎn)的“光電效應(普朗克常數(shù))實驗儀”，編號：20051353，型號：ZKY—GD一4。1．2電壓的選取由于測量儀器的電壓可調(diào)范圍為

6、一2．000一一50．000V，我iris0量了5種不同頻率的光伏安特性曲線，在數(shù)據(jù)采集時，根據(jù)測量的需要，選取收稿13期：201l一0l-09作者簡介：周永軍(1978一)。男．遼寧營I：1人，工程師．主要研究方向：固體氧化物燃料電池．E·mail：zhouyj999@126．com。沈陽航空航天大學學報第28卷不同大小的電壓間隔。1．3實驗數(shù)據(jù)及處理利用軟件Manab對數(shù)據(jù)進行處理H?！?，由于本實驗的主要目的在于觀察光電效應和求普朗克常數(shù)，故本文數(shù)據(jù)處理時截取了一2．000一1．000V的有關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，如表l所示，同時運用Origin8．0軟件描繪了5種波長的伏

7、安特性曲線如圖l。ylV圖15種波長的伏安特性曲線截止電壓選取對于零點法：根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，分別對5種頻率的光讀取當光電流I=0A時所對應的電壓值；而拐點法通過測量光電管伏安特性曲線，從中選取光電流被遏止的點所對應電壓值作為截止電壓。圖2截止電壓與頻率的關(guān)系曲率法適用的條件是光電效應中反向電流較大，而飽和的速度很慢的情況。在實驗中反向電流較大且隨外加反向電壓緩慢趨向飽和的情況下，由拐點法取得的截止電壓值會產(chǎn)生較大的誤差，其原因是由于光電管電極結(jié)構(gòu)等因素影響，其反向電流隨著；'b／Jn反向電勢差的增加緩慢趨向飽和，在這種情況下遏止電壓的值必