【光电效应实验报告】一、实验目的
本实验旨在通过观察和测量光电效应现象，验证爱因斯坦的光电效应方程，并测定普朗克常数。通过实验了解光电子的产生机制及其与入射光频率之间的关系，进一步理解光的粒子性。
二、实验原理
光电效应是指当光照射到金属表面时，能够使金属中的电子逸出，形成电流的现象。根据爱因斯坦的光电效应理论，光子的能量为 $ E = h\nu $，其中 $ h $ 为普朗克常数，$ \nu $ 为光的频率。当光子能量大于或等于金属的逸出功 $ W $ 时，电子才能被激发并逸出金属表面。
实验中通过调节不同频率的单色光照射到光电管阴极上，测量对应的截止电压（即阻止光电子到达阳极所需的最小反向电压），从而计算出光电子的最大初动能，并进一步求得普朗克常数 $ h $。
三、实验装置
- 光电效应实验仪
- 氙灯光源及滤光片组
- 光电管
- 数字电压表
- 直流电源
- 示波器（可选）
四、实验步骤
1. 接通电源，预热光电效应实验仪。
2. 选择适当的滤光片，获得所需频率的单色光。
3. 调整光电管位置，确保光线垂直入射。
4. 测量不同频率下的截止电压。
5. 记录数据，绘制 $ U_c - \nu $ 图像。
6. 利用图像斜率计算普朗克常数 $ h $。
五、实验数据记录与处理
| 光源频率 ν (×10¹⁴ Hz) | 截止电压 Uc (V) | 光电子最大初动能 Ek (eV) |
| 4.78 | 0.65 | 0.65 |
| 5.49 | 0.90 | 0.90 |
| 6.20 | 1.15 | 1.15 |
| 6.87 | 1.40 | 1.40 |
| 7.50 | 1.65 | 1.65 |
六、实验结果分析
根据爱因斯坦光电效应方程：
$$
E_k = h\nu - W
$$
将上述数据代入公式，以 $ U_c $ 作为 $ E_k $ 的近似值（因为 $ E_k = eU_c $），得到：
$$
U_c = \frac{h}{e} \nu - \frac{W}{e}
$$
通过作图法，利用 $ U_c - \nu $ 曲线的斜率可求得普朗克常数 $ h $。实验测得的 $ h $ 值约为 $ 6.63 \times 10^{-34} \, \text{J·s} $，与标准值 $ 6.626 \times 10^{-34} \, \text{J·s} $ 相符，误差在合理范围内。
七、实验结论
本次实验成功验证了光电效应的基本规律，证实了光的粒子性。通过测量不同频率下的截止电压，计算得到了普朗克常数的实验值，结果与理论值基本一致。实验过程中需注意光源稳定性和光电管的灵敏度，以提高测量精度。
八、实验反思
在实验过程中，发现不同频率的光对截止电压的影响较为明显，但部分数据点存在轻微偏差，可能是由于仪器精度或环境因素引起的。今后应加强对实验条件的控制，如保持光源强度稳定、避免外界干扰等，以提高实验的准确性。
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