测定普朗克常量的实验原理

　　光电效应规律有两条：

　　1．在光谱成分不变的情况下，光电流的大小与入射光的强度成正比。

　　2．光电子的最大初动能，随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关。

　　爱因斯坦提出：光是由一些能量为E＝hv的粒子组成的粒子流，这些粒子称为光子。光的强弱决定于粒子的多少。故光电流与入射光的强度成正比。又因金属中的自由电子通常只能吸收一个光子的能量hv，所以电子获得的能量与光强无关，而只与频率成正比，爱因斯坦描述此现象的方程为：

     （1）

　　h称为普朗克常量，

　　v为入射光频率，

　　是光电子飞出金属表面后所具有的最大动能，

　　W是电子从金属内部逸出表面所需的逸出功。

　　本实验采用锑铯光电管、用减速电位法求电子动能的最大值。当光电管内的阴极和阳极之间电压等于零时，被光激发出的电子也可以到达阳极；如果在光电管的阴极和阳极之间加以反向电压。当反向电压增大到U₀时，光电流等于零，即光电子都回到阴极面上，测出截止电压U₀并根据能量守恒定律，就可以求出电子动能的最大值：

     （2）

　　改变光强度时，截止电压不变化，这表明电子的动能不变化。只有改变光的频率，才能使截止电压变化而与光电子的动能的最大值成正比。

　　对比（1）、（2）式可得

eU₀＝hv－W        （3）

　　改变入射光的频率v，可测得不同的截止电压。

　　作U₀－v图象，可得图5．13－3直线，此直线的斜率：

     （4）

　　将（4）式变形得

     （5）

　　将［实验方法］后面的表中数据代入，可计算出普朗克常量。

     （4）

　　实验仪器的结构原理如图5．13－1所示。