真空光電管的i u特性曲線中包括哪些電流

時間 2021-08-11 18:09:10

1樓:匿名使用者

一 、光電效應法測普朗克常量

二\ 測定光電管的伏安特性曲線

三、驗證光電管飽和電流與入射光強(陰極表面照度)的關係

詳細一、

實驗目的:

瞭解光電效應的基本規律,並用光電效應方法測量普朗克常量和測定光電管的光電特性曲線。

實驗原理:

1.光電效應實驗原理如右圖所示。其中s為          真空光電管,k為陰極,a為陽極。

2.光電流與入射光強度的關係

光電流隨加速電位差u的增加而增加,加 速電位差增加到一定量值後,光電流達到飽和值和值ih,飽和電流與光強成正比,而與入射光的頻率無關。當u= ua-uk變成負值時,光電流迅速減小。實驗指出,有一個遏止電位差ua存在,當電位差達到這個值時,光電流為零。

3. 光電子的初動能與入射頻率之間的關係

由愛因斯坦光電效應方程  可見:光電子的初動能與入射光頻率ν呈線性關係,而與入射光的強度無關。

4. 光電效應有光電閾存在

實驗指出,當光的頻率 時,不論用多強的光照射到物質都不會產生光電效應,根據愛因斯坦光電效應方程可知: ,ν0稱為紅限。

愛因斯坦光電效應方程同時提供了測普朗克常量的一種方法:

實驗儀器:

光電管、單色儀(或濾波片)、水銀燈、檢流計(或微電流計)、直流電源、直流電壓計等,接線電路如右圖所示。

實驗內容:

1. 在365nm、405nm、436nm、546nm、577nm五種單色光下分別測出光電管的伏安特性曲線,並根據此曲線確定遏止電位差值,計算普朗克常量h。

2. 作 的關係曲線,用一元線形迴歸法計算光電管陰極材料的紅限頻率、逸出功及h值,並與公認值比較。

3. 在波長為577nm的單色光,電壓為20v的情況下,分別在透光率為25%、50%、75%時的電流,進而研究飽和光電流與照射光強度的關係

原始資料:

1.波長為365nm:

電壓/v -3.00 -1.80 -1.45 -1.40 -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20

電流/-0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.2 0.7 1.3 1.9 2.8 3.7

電壓/v 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80

電流/4.5 5.4 6.3 6.8 7.5 7.9 8.2 8.6 9.1 9.3

電壓/v 2.00 2.50 3.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

電流/9.5 10.2 10.5 12.0 13.0 13.9 14.2 14.5

2. 波長為405nm:

電壓/v -3.00 -1.40  -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40

電流/-0.2 -0.1 0.0 0.2 0.7 1.4 2.2 3.0 3.8 4.4

電壓/v 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.50 3.00

電流/4.8 5.3 5.6 5.9 6.2 6.4 6.6 6.8 7.1 7.3

電壓/v 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

電流/8.1 8.7 9.0 9.2 9.3

3. 波長為436nm:

電壓/v -3.00 -2.50  -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40

電流/-0.2 -0.1 0.0 0.0 0.3 0.9 1.5 2.3 3.2 3.7

電壓/v 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.50 3.00

電流/4.1 4.5 4.8 5.1 5.3 5.5 5.7 5.9 6.1 6.4

電壓/v 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

電流/7.1 7.6 7.7 7.9 7.9

4. 波長為546nm:

電壓/v -3.00 -1.20 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60

電流/-0.1 0.0 0.0 0.1 0.6 1.3 1.9 2.3 2.6

電壓/v 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.50 3.00

電流/2.8 3.0 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.8 4.0

電壓/v 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

電流/4.3 4.5 4.6 4.7 4.7

5. 波長為577nm:

電壓/v -3.00 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60

電流/0.0 0.0 0.1 0.3 0.6 0.8 1.0 1.1

電壓/v 0.80 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 5.00 10.00

電流/1.2 1.2 1.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5

電壓/v 15.00 20.00 25.00

電流/1.5 1.5 1.6

6. 波長為577nm,電壓為20v:

透光率 25% 50% 75%

電流/0.4 0.9 1.2

資料處理:

一 . 做出五個u-i曲線:

1.波長為365nm(頻率為8.22 )時:其中所找點為的橫座標為—1.425

2.波長為405nm(頻率為7.41 )時:其中所找點的座標為-0.995

3.波長為436nm(頻率為6.88 )時:其中所找點的座標為-0.935

4.波長為546nm(頻率為5.49 )時:其中所找點的座標為-0.886

5.波長為577nm(頻率為5.20 )時:

二. 由上述五個u-i曲線圖,可以得出相應波長對應的遏止電位差為:

波長/nm 頻率/ hz

顏色 遏止電位差/v

365 8.22 近紫外 -1.425

405 7.41 紫 -0.995

436 6.88 藍 -0.935

547 5.49 綠 -0.886

577 5.20 黃 無法讀出

2.由以上資料作出線性迴歸直線:

linear regression for data1_b:

y = a   b * x

parameter   value       error

a       -0.17355   0.61919

b         0.17626   0.08758

r      sd     n           p

0.8182  0.17408      4         0.1818

3.由上面線性擬合可得:

普朗克常量為

紅限為三. 飽和光電流和光強的關係(λ=577nm,u=20v)

linear regression for data1_b:

y = a   b * x

parameter  value  error

a    0.1   0.09487

b    0.0144  0.00139

r   sd   n   p

0.99087  0.07746  4   0.00913

得出結論:

實驗測得的普朗克常量為 ;單位?

2. 實驗測得的紅限為 ;

3. 飽和光電流和光強基本上成線性關係;

誤差分析:

實驗結果中的誤差是很大的.經分析,出現誤差的最主要原因應該是遏止電位差測量的不精確.. 由於存在陽極光電效應所引起的反向電流和暗電流(即無光照射時的電流),所以測得的電流值,實際上包括上述兩種電流和由陰極光電效應所產生的正向電流三個部分,所以伏安曲線並不與u軸相切,進而使得遏止電位差的判斷較為困難.

因此,實驗的成敗取決於電位差是否精確.為了減小實驗的誤差, 確定遏止電位差值,本實驗中採取了交點法測量遏止電位差,但是實驗的結果中的誤差仍然很大,因此要在實驗的同時注意以下一些注意事項以儘量減小誤差。

注意事項:

1.嚴禁光源直接照射光電視窗,每次換濾光片時,必定要把出光口蓋上;

2.嚴禁用手摸光學鏡頭表面;

3.小心輕放,不要把鏡頭摔壞;

4.測量中要注意抗外界電磁干擾,並避免光直接照射陽極和防止雜散光干擾。

2樓:我是胡小蘿蔔呀

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