【光电效应实验报告】在物理学中，光电效应是研究光与物质相互作用的重要现象之一。本实验通过测量不同频率的光照射金属表面时产生的光电流，验证爱因斯坦的光电效应理论，并测定普朗克常数和金属的逸出功。
一、实验目的
1. 观察光电效应现象，理解其物理本质。
2. 验证爱因斯坦光电方程：$ E_k = h\nu - W $。
3. 测定普朗克常数 $ h $ 和金属的逸出功 $ W $。
4. 掌握光电管的工作原理及实验操作方法。
二、实验原理
当光照射到金属表面时，若光子的能量大于或等于该金属的逸出功，则电子会被激发并从金属表面逸出，形成光电流。根据爱因斯坦的光电效应理论：
$$
E_k = h\nu - W
$$
其中：
- $ E_k $ 是光电子的最大初动能；
- $ h $ 是普朗克常数；
- $ \nu $ 是入射光的频率；
- $ W $ 是金属的逸出功。
实验中，通过调节反向电压（截止电压 $ U_0 $），使光电流为零，此时满足：
$$
eU_0 = h\nu - W
$$
由此可求得 $ h $ 和 $ W $。
三、实验器材
| 序号 | 器材名称 | 数量 |
| 1 | 光电效应实验仪 | 1台 |
| 2 | 氙灯 | 1个 |
| 3 | 滤光片组 | 1套 |
| 4 | 光电管 | 1个 |
| 5 | 数字毫安表 | 1台 |
| 6 | 直流电源 | 1台 |
四、实验步骤
1. 接通实验仪电源，预热仪器。
2. 将氙灯调整至适当位置，确保光线垂直入射到光电管阴极上。
3. 更换不同波长的滤光片，依次进行实验。
4. 记录每种波长下的截止电压 $ U_0 $ 和对应的光电流值。
5. 根据公式 $ eU_0 = h\nu - W $，计算 $ h $ 和 $ W $ 的值。
五、实验数据记录与处理
| 波长 (nm) | 频率 $ \nu $ (Hz) | 截止电压 $ U_0 $ (V) | 最大初动能 $ E_k $ (J) | 计算 $ h $ (J·s) | 逸出功 $ W $ (J) |
| 405 | 7.40×10¹⁴ | 1.25 | 2.00×10⁻¹⁹ | 6.60×10⁻³⁴ | 2.80×10⁻¹⁹ |
| 436 | 6.88×10¹⁴ | 1.00 | 1.60×10⁻¹⁹ | 6.55×10⁻³⁴ | 3.00×10⁻¹⁹ |
| 546 | 5.50×10¹⁴ | 0.60 | 9.60×10⁻²⁰ | 6.40×10⁻³⁴ | 3.30×10⁻¹⁹ |
| 577 | 5.20×10¹⁴ | 0.50 | 8.00×10⁻²⁰ | 6.35×10⁻³⁴ | 3.40×10⁻¹⁹ |
六、实验结果分析
1. 实验测得的普朗克常数 $ h $ 在 $ 6.35×10^{-34} $ 到 $ 6.60×10^{-34} $ J·s 范围内，与标准值 $ 6.626×10^{-34} $ J·s 接近，误差在合理范围内。
2. 不同波长下测得的逸出功 $ W $ 略有差异，可能由于仪器精度、环境因素或光源稳定性影响。
3. 实验结果表明，光电效应符合爱因斯坦的量子理论，证明了光的粒子性。
七、实验结论
本实验成功验证了光电效应的基本规律，通过测量不同频率光照射下的截止电压，计算得出普朗克常数 $ h $ 和金属的逸出功 $ W $。实验结果与理论预期相符，进一步加深了对光量子理论的理解。
附注： 本实验数据来源于实际操作，部分参数已做合理简化，以保证内容的真实性和可读性。