近代物理实验 · 数据拟合

光电效应测普朗克常量拟合台

Us = (h/e)ν − W/e

光电管与电流—电压特性

横轴左侧为加速电压,右侧为反向电压

365 nm
光电阴极阳极
4.10 nA
单色光频率 ν8.21 × 10¹⁴ Hz
光子能量 hν3.40 eV
电压分辨率0.01 V
当前 I–U 曲线
光电流零点噪声带

调节与判读

先换波长,再寻找电流进入噪声带的位置

选择汞灯谱线;频率由波长换算,截止电压需要你从电流读数中判定。

0.00 V
0.00 V0.80 V1.60 V

逐渐增大反向电压,观察光电流何时与零点噪声无法区分。

70%
较弱较强

改变光强后比较曲线高度和横轴截距:哪一个发生明显变化?

微电流计示值(分辨率 0.01 nA)4.10 nA
光电流清晰

别把“电流变小”和“截止电压变小”混为一谈

光强主要管“有多少电子”:光强增大,单位时间逸出的光电子通常更多,因而饱和电流增大;理想情况下同一频率的光并不会因此改变单个光电子的最大初动能。

截止电压管“最快电子有多快”:它由入射光频率与材料逸出功决定。真实微电流计存在暗电流与零点波动,所以“进入噪声带”比宣称读到了数学意义上的精确零更可靠。

截止电压记录

至少记录 3 组不同频率

同一波长再次记录会更新原数据。

Us–ν 线性拟合

记录 3 组以上数据后,在这里由斜率求出普朗克常量。
关系式:Us = (h/e)ν − W/e;拟合斜率 k = h/e。
斜率 k—
截距 b = −W/e—
普朗克常量估计 h = ek—