华科物理实验光电效应实验报告(2)

析其“拐点”US。 ?，由此得出截止电压US。此方法称为“拐点法”

本实验采用ZKY-GD-3型光电效应实验仪，该实验仪采用了新型结构的光电管。由于其特殊结构使光不能直接照射到阳极，由阴极反射照到阳极的光也很少，加上采用新型的阴、阳极材料及制造工艺，使得阳极反向电流、光电管暗电流大大降低，由此测定的光电管的伏

?基本重合。因而可以把实测电流为零时对应的光电管电压值作为截止安特性曲线US与US电压US，此种方法称为零电流法。

将电压选择按键置于-2V～0V档，电流量程选择在10A挡，重新调节测试仪零点。将

直径为4mm的光阑及365.0nm的滤色片装在光电管暗盒光输入口上。调节电压UAK，使光电流指示为零，此时测试仪所显示的电压值即为与入射光频率对应的截止电压US。 更换其余四个滤光片（注意：更换滤光片时先将汞灯用遮光盖盖上！），测出各频率的光所对应的截止电压。

重复上述测量步骤，测量4组数据。 数据记录参考表格一

光阑孔Φ= 4mm 365.0 404.7 435.8 546.1 577.0 波长? (nm) 频率? (×10 截止电压 US（V） 14-13

Hz) 1 2 3 4 8.214 7.408 6.879 5.490 5.196 平均值 （2）用补偿法测定h和?0（选做内容）

补偿法可补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响，其方法如下：使某频率光入射光电管，调节电压UAK使电流为零，保持UAK不变，将遮光盖盖住汞灯光源，此时测得的电流值I1为该频率光入射时光电管的暗电流和本底电流。重新让汞灯照射光电管，调节电压UAK使电流值至I1，此时对应的电压UAK的绝对值即可作为该频率光入射时的截止电压US。 2.测量光电管的伏安特性曲线（I—U曲线）

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将电压选择按键置于-2V—+30V档；将“电流量程”选择开关置于10A档, 重新调节测试仪零点。将直径2mm的光阑及577.0nm的滤色片装在光电管暗盒光输入口上。

从低到高调节电压，记录电流从零到非零点所对应的电压值作为第一组数据，之后电压间隔取1.5V，一直测到UAK=30.0V左右为止。

换上直径4mm及8mm的光阑,重复上述测量步骤。 数据记录参考表格二

I—U关系 UAK（V） ? 577.0nm光阑2mm I（×10-11A） ? UAK（V） ? 577.0nm光阑4mm I（×10-11A） ? 577.0nmUAK（V） ? 光阑8mm I（×10-11A） ?

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3.验证光电管的饱和光电流Im与入射光强P的正比关系

将“电流量程”选择开关置于10A档，重新调节测试仪零点。将电压调到25V，在同一谱线,在同一入射距离下,记录光阑分别为2mm，4mm，8mm时对应的电流值。

数据记录参考表格三

Im—P关系 UAK= V

435.8nm 546.1nm 光阑孔Φ I（×10A） 光阑孔Φ I（×10A） -10-10-10

2mm 4mm 8mm

由于照到光电管上的光强与光阑面积成正比，用表三数据验证光电管的饱和光电流与入射光强成正比。

【数据处理】

（1） 根据内容一测量数据，分别用作图法和最小二乘法求h和?0，并与公认值进行比较，

计算相对不确定度，写出h的结果表达式，并分析。

（2） 根据内容二测量数据，在同一坐标系中画出相应的I-U曲线，并分析。

（3） 根据内容三测量数据，在同一坐标系中画出相应的Im—P（相对光强）曲线，并分

析。

注意事项：

(1) 实验过程中注意随时盖上汞灯的遮光盖，严禁让汞灯不经过滤光片直接入射光电管窗

口。

(2) 汞灯一旦开启，不要随意关闭！

(3) 在进行每一组实验前，必须对测试仪进行调零，否则会影响实验精度。 (4) 电压旋钮缓慢调节，以免损坏仪器！

(5) 本实验可不必要求在暗室环境，但应尽量避免背景光强的剧烈变化。 (6) 实验结束时应盖上光电管暗合遮光盖和汞灯遮光盖！

【思考题】

1. 2. 3. 4. 5.

经典的波动理论是如何解释光电效应的各条实验规律?

爱因斯坦光量子假说的内容是什么？它是如何解释光电效应的各条实验规律? 密立根验证爱因斯坦光电效应方程的主要实验思想是什么？ 影响准确测量截止电压的主要因素有哪些？ 照射光的非单色性如何影响U—I特性曲线？

【参考文献】

1．熊永红等主编，《大学物理实验》，科学出版社，2008年 2．母国光等主编，《光学》，人民教育出版社，1979年 3．周殿清主编，《基础物理实验》科学出版社，2008年

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