实验内容及步骤

四、实验内容及步骤

（1）测试前准备

①将实验仪和汞灯电源接通，汞灯及光电管暗盒遮光盖盖上，预热20 min。

②将汞灯暗盒光输出口对准光电管暗盒光输入口，调整光电管与汞灯距离为约40 cm并保持不变。

③用专用连接线将光电管暗盒电压输入端与测试仪电压输出端（后面板上）连接起来（红—红，蓝—蓝）。

④调零：将“电流量程”选择开关置于所选挡位，仪器在充分预热后，进行测试前调零。实验仪在开机或改变电流量程后，都会自动进入调零状态。旋转“调零”旋钮使电流指示为“＋”“－”零转换点处。调节好后，用高频匹配电缆将光电管暗盒电流输出端和实验仪的微电流输入端连接起来，按“调零确认／系统清零”键，系统进入测试状态。

若要动态显示采集曲线，需将实验仪的“信号输出”端口接至示波器的“Y”输入端，“同步输出”端口接至示波器的“外触发”输入端。示波器“触发源”开关拨至“外”，“Y衰减”旋钮拨至约“1 V／格”，“扫描时间”旋钮拨至约“20μs／格”。此时示波器将用轮流扫描的方式显示5个存储区中存储的曲线，横轴代表电压UAK，纵轴代表电流I。

（2）测普朗克常数h

1）问题讨论

①理论上，测出各频率的光照射下阴极电流为零时对应的UAK，其绝对值即该频率的截止电压，然而实际上由于光电管的阳极反向电流、暗电流、本底电流及极间接触电位差的影响，实测电流并非阴极电流，实测电流为零时对应的UAK也并非截止电压。

②光电管制作过程中阳极往往被污染，沾上少许阴极材料，入射光照射阳极或入射光从阴极反射到阳极之后都会造成阳极光电子发射，UAK为负值时，阳极发射的电子向阴极迁移构成了阳极反向电流。

③暗电流和本底电流是热激发产生的光电流与杂散光照射光电管产生的光电流，可以在光电管制作，或测量过程中采取适当措施以减小或消除它们的影响。

④极间接触电位差与入射光频率无关，只影响U0的准确性，不影响U0⁃ν直线斜率，对测定h无影响。

⑤由于本实验仪器的电流放大器灵敏度高，稳定性好；光电管阳极反向电流，暗电流水平也较低。在测量各谱线的截止电压U0时，可采用零电流法，即直接将各谱线照射下测得的电流为零时对应的电压UAK的绝对值作为截止电压U0。此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较小。且各谱线的截止电压都相差ΔU对U0－ν曲线的斜率无大的影响，因此对h的测量不会产生大的影响。

2）测量

测量截止电压时，“伏安特性测试／截止电压测试”状态键应为截止电压测试状态。“电流量程”开关应处于10－13A档。

①手动测量：使“手动／自动”模式键处于手动模式。

旋转光阑选择圈的“Φ4”光阑及滤色片选择圈的“365”滤色片到“↓”下方，打开汞灯暗盒遮光盖开始实验。

此时电压表显示UAK的值，单位为伏；电流表显示与UAK对应的电流值I，单位为所选择的“电流量程”。用电压调节键→、←、↑、↓可调节UAK的值，→、←键用于选择调节位，↑、↓键用于调节值的大小。

从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时（电流指示为“＋”“－”零转换点处）对应的UAK，以其绝对值作为该波长对应的U0的值，并将数据记于表3.28中。为尽快找到U0的值，调节时应从高位到低位，先确定高位的值，再顺次往低位调节。

依次换上404.7 nm，435.8 nm，546.1nm，577.0 nm的滤色片，重复以上测量步骤。

②自动测量：按“手动／自动”模式键切换到自动模式。

此时电流表左边的指示灯闪烁，表示系统处于自动测量扫描范围设置状态，用电压调节键可设置扫描起始和终止电压。

对各条谱线，我们建议扫描范围大致设置为：365 nm、－1.90～－1.50 V；405 nm、－1.60～－1.20 V；436 nm、－1.35～－0.95 V；546 nm、－0.80～－0.40 V；577 nm、－0.65～－0.25 V。

实验仪设有5个数据存储区，每个存储区可存储500组数据，并有指示灯表示其状态。灯亮表示该存储区已存有数据，灯不亮为空存储区，灯闪烁表示系统预选的或正在存储数据的存储区。

设置好扫描起始和终止电压后，按动相应的存储区按键，仪器将先清除存储区原有数据，等待约30 s，然后按4 mV的步长自动扫描，并显示、存储相应的电压、电流值。

扫描完成后，仪器自动进入数据查询状态，此时查询指示灯亮，显示区显示扫描起始电压和相应的电流值。用电压调节键改变电压值，就可查阅到在测试过程中，扫描电压为当前显示值时相应的电流值。读取电流为零时（电流指示为“＋”“－”零转换点处）对应的UAK，以其绝对值作为该波长对应的U0的值，并将数据记于表3.28中。(https://www.daowen.com)

表3.28　U0⁃ν关系　　光阑孔Φ＝　mm