15
（1）零点法测截止电压 15
零点法小结 18
（2）补偿法测截止电压 18
补偿法小结 20
（3）拐点法测量普朗克常量 21
拐点法小结 30
（4）遮光法测普朗克常量 30
小结 34
3.4探究二、对不同波长伏安特性曲线的解释 35
3.5探讨三、同一光照频率入射的情况下，饱和光电流与光强之间的确切关系 42
4 结论 44
5 总结与工作展望 45
5.1 总结 45
5.2工作展望 45
致谢 46
参考文献 47
1 引言
19世纪，德国物理学家赫兹[1]在进行电磁波实验的过程中发现，对于接收电路中所感应出的电火花，如果间隙的两个端面有光照射时电火花更强。此后，他的同事勒纳德测量了受到光照射的金属表面所释放的粒子的比荷，确认了释放出来的粒子为电子，从而证实赫兹所观察到的火花加强的现象是由于金属表面在光照射下发射电子所产生的结果。
原有的光的波动学说很难合理解释光电效应的实验现象与结果。比如在光的波动说中，随着入射光的强度增加光电子的初动能也应增加；在光的波动说中，如果光强足够大，从金属表面逸出的光电子能够获得足够的能量，那么光电效应在各种频率光照射情况下都能发生。然而，光电效应实验的结果却完全不是这样。
1905年爱因斯坦在普朗克量子假说的基础上圆满的解释了光电应效，其中的普朗克常量联系着微观世界普遍存在的波粒二象性以及能量量子化的规律，在近代物理学中有着重要地位。光电效应和普朗克常数测定实验是大学物理实验课程的基础内容之一，实验目的是为了了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解，证实光量子理论；实验内容包括：测量普朗克常数、测量光电管的伏安特性和验证饱和光电流与照射光强的关系。
目前，该实验存在这样几个问题值得研究：1：影响光电管截止电压的因素有哪些，具体的影响关系是什么；2：在光阑孔径固定的情况下，光电管光电流与光照频率之间的关系如何？或与哪些因素有关；3：同一光照频率入射的情况下，饱和光电流与光阑孔径之间的确切关系？
光电管截止电压的测量方法很多，应根据具体情况选取。目前考虑到的影响因素主要有：1、存在暗电流和本底电流。由于阴极自身的电子热运动，加上管座和管壳表面的漏电将产生暗电流。同时由于实验室条件下的各种漫反射的存在，各种漫反射光照射到光电管阴极形成本底电流影响截止电压测量的准确度。2、存在阳极电流。光电管在制造和使用时，阳极不可避免地被阴极材料所沾染。在光的照射下，被沾染的阳极也会发射光电子并形成阳极电流，在光电管加反向电压时，该电流流向与阴极电流流向相反。随着反向电压增加，反向电流趋于饱和。这是因为在测量反向遏止电压时，阴极是高电位, 阳极是低电位, 阳极上的阴极材料光电子在光电效应中的加速电场中所产生的反向电流就是在加上反向电压后总有0. 2～0. 4LA ( 随频率不同而异) 的光电流的原因。所有阳极光电子都到了阴极。因此实测的光电流是阴极电流与阳极电流、暗电流、本底电流的综合。在本底电流和暗电流比较小可忽略的情况下，可采用零电流法，即在光电管的两极加上反向电压，由爱因斯坦光电效应方程可知，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子的动能越大，所以即使阳极的电压比阴极电压低也会有电子落入阳极形成光电流。所以实验过程中，通过加大反向电势差使阳极电压低于阴极，从而使光电流为零，此时阳极电压等于截止电压。零点法是直接将各个谱线照射下测得的电流为零时对应的电压的绝对值作为截止电压。零电流法的前提是阳极反向电流、暗电流和本底电流都很小，用零电流法测得的截止电压与真实值相差很小，且各谱线的截止电压都相差，对于斜率无大的影响，因此对于普朗克常量的测量不会产生大的影响。在阳极反向电流对截止电压影响最大时, 通常使用拐点法来确定截止电压。拐点法求截止电压是画出I- U 特性曲线,从曲线上找出拐点所对应的电压值。反向阳极电流稍大的光电管, 都需用拐点法来确定截止电压。为补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响，可采用补偿法确定截止电压。补偿法是调节光电管电压使电流为零后，保持电压不变，遮挡光源，此时测得的电流为电压接近截止电压时的暗电流和本底电流，取消遮挡，调节电压使电流达到刚才的值，将此时对应电压的绝对值作为截止电压。最近，文献[13]指出可能的影响因素3、光电效应法测量普朗克常数的理论依据爱因斯坦光电方程是在绝对零度条件下才成立的，而实验一般是在室温下进行的，温度的影响必然会使计算结果存在一定的误差，为了减小这一误差，作者以金属阴极的光电效应为例，对普朗克常数测量原理进行热效应修正，引入了准爱因斯坦光电方程。理论推导得出一定温度下阴极光电流与反向电压呈指数函数关系， 并在数据处理时采用指数函数拟合光电流－电压实验数据，再通过拐点法确定截止电压。 光电效应实验中若干问题的讨论(2):http://www.751com.cn/wuli/lunwen_72928.html