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　　【2016大學(xué)物理實驗報告模板1】

　　實驗?zāi)康?/p>

　　(1) 觀察光電效現(xiàn)象,測定光電管的伏安特性曲線和光照度與光電流關(guān)系曲線;測定截止電壓,并通過現(xiàn)象了解其物 理意義。

　　(2) 練習(xí)電路的連接方法及儀器的使用 ; 學(xué)習(xí)用圖像總結(jié)物理律。 實驗方法原理

　　(1) 光子打到陰極上 ,若電子獲得 的能量 大于 逸出 功時則會 逸出 ，在電場力的作用下向 陽極 運動而形成正向 電流 。在 沒達(dá)到飽和前 ，光電流與電壓成線性關(guān)系 ,接近飽和時呈非線性關(guān)系 ,飽和后電流不再增加 。

　　(2) 電光源發(fā)光后 ,其照度隨距光源的距離的平方成 (r 2 )反比即光電管得到的光子數(shù)與 r2成反比,因此打出的電子數(shù)也與 r 2

　　成反比,形成的飽和光電流 也與 r2成反比,即 I ∝r-2。

　　(3) 若給 光電管接反向電壓 u 反，在 eU反 < mvmax/ 2=eUS時(vmax為具有最大速度的電子的速度 ) 仍會有電子移動到陽極而形成光電流 ，當(dāng)繼續(xù)增大 電壓 U反，由于電場力做負(fù)功使 電子減速 ，當(dāng)使其到達(dá) 陽極前速度剛好為零 時 U反=US， 此時所 觀察 到的 光電流為零 ，由此 可測 得此光電管在當(dāng)前光源下的截止電壓 US。

　　實驗步驟

　　(1) 按講義中的電路原理圖連接好實物電路圖; (2) 測光電管的伏安特性曲線：

　�、� 先使正向電壓加至30伏以上，同時使光電流達(dá)最大(不超量程)， ② 將電壓從0開始按要求依次加大做好記錄; (3) 測照度與光電流的關(guān)系：

　　① 先使光電管距光源20cm處，適當(dāng)選擇光源亮度使光電流達(dá)最大(不超量程); ② 逐漸遠(yuǎn)離光源按要求做好記錄; 實驗步驟

　　(4) 測光電管的截止電壓： ① 將雙向開關(guān)換向;

　　② 使光電管距光源20cm處，將電壓調(diào)至“0”， 適當(dāng)選擇光源亮度使光電流達(dá)最大(不超量程)，記錄此時的光 電流I0，然后加反向電壓使光電流剛好為“0”，記下電壓值US;

　　③ 使光電管遠(yuǎn)離光源(光源亮度不變)重復(fù)上述步驟作好記錄。

　　(3) 零電壓下的光電流及截止電壓與照度的關(guān)系

　　1. 臨界截止電壓與照度有什么關(guān)系?從實驗中所得的結(jié)論是否同理論一致?如何解 釋光的波粒二象性? 答：臨界截止 電壓與照度無關(guān)，實驗結(jié)果與理論相符。 光具有干涉、衍射的特性，說明光具有撥動性。從光電效應(yīng)現(xiàn)象上分析，光又具有粒子性，由愛因斯坦方程來描 述：hν=(1/2)mv2max+A。

　　2. 可否由 Us′ ν曲線求出陰極材料的逸出功?答：可以。由愛因斯坦方程 hυ=e|us|+hυo可求出斜率Δus/Δυ=h/e 和普朗克常數(shù)，還可以求出截距(h/e)υo，再由截距求出光電管陰極材料的紅限 υo，從而求出逸出功 A=hυo。

　　【2016大學(xué)物理實驗報告模板2】

　　實驗題目：弗蘭克赫茲實驗

　　實驗器材：F-H實驗管、恒溫加熱電爐、F-H實驗裝置、示波器。

　　實驗內(nèi)容：

　　1.熟悉實驗裝置，掌握實驗條件。

　　該實驗裝置由F-H管、恒溫加熱電爐及F-H實驗裝置構(gòu)成，其裝置結(jié)構(gòu)如下圖所示：

　　C:Documents and SettingsAdministrator.EUPMS_1.000桌面3.jpg

　　F-V管中有足夠的液態(tài)汞，保證在使用溫度范圍內(nèi)管內(nèi)汞蒸氣總處于飽和狀態(tài)。一般溫度在100 oC至250 oC。并且由于Hg對溫度的靈敏度高，所以溫度要調(diào)好，不能讓它變化太大。燈絲電壓控制著陰極K發(fā)射電子的密度和能量分布，其變化直接影響曲線的形狀和每個峰的位置，是一個關(guān)鍵的條件。

　　2.測量Hg的第一激發(fā)電位。

　　1)起動恒溫控制器，加熱地F-H管，使?fàn)t溫穩(wěn)定在157 oC，并選擇合適的燈絲電壓，VG1K=2.5V，VG2p=1.5V，Vf=1.3V。

　　2)改變VG2k的值，并記錄下對應(yīng)的Ip值上(每隔0.2V記錄一個數(shù)據(jù))。

　　3)作數(shù)據(jù)處理，作出對應(yīng)的Ip-VG2k圖，并求出Hg的第一激發(fā)電位(用逐差法)。

　　3.測Ar原子的第一激發(fā)電位。

　　1)調(diào)節(jié)好相關(guān)的數(shù)據(jù)：Vp=8.36V，VG1=1.62V，VG2k=0~100V，Vf=2.64V;

　　2)將相關(guān)檔位調(diào)到自由檔位，在示波器上觀看得到的Ip-VG2k圖，是否符合實驗要求(有六個以上的波峰)。再將相關(guān)檔位調(diào)到手動檔位。

　　3)手動改變VG2k的值，并記錄下對應(yīng)的Ip值上(每隔0.05V記錄一個數(shù)據(jù))。

　　4)作數(shù)據(jù)處理，作出對應(yīng)的Ip-VG2k圖，并求出Hg的第一激發(fā)電位(用逐差法)。

　　4.得出結(jié)論。

　　原始數(shù)據(jù):

　　1. Vf=1.3V VG1K=2.5V VG2p=1.5V T=157oC

　　求汞原子的第一激發(fā)電位的數(shù)據(jù)表

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　　2. Vp=8.36V VG1=1.62V VG2k=0~100V Vf=2.64V

　　求Ar原子的第一激發(fā)電位的數(shù)據(jù)表

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　　數(shù)據(jù)處理：

　　1. 求Hg原子的第一激發(fā)電位。

　　將在實驗中記錄下的數(shù)據(jù)，以點的形式描在x-y坐標(biāo)上，并用平滑曲線連接后得到的圖形為：大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客

　　得到的七個峰值(Ip)，對應(yīng)的UG2K依次為：U1=7.0V , U2=11.6V , U3=16.0V , U4=21.0V , U5=25.8 V, U6=30.6V , U7=35.6V .

　　設(shè)Ux為Hg的第一激發(fā)電位，則有下列式子(逐差法)：

　　4*Ux1=U5-U1=25.8V-7.0V=18.8V, Ux1=4.7V;

　　4*Ux2=U6-U2=30.6V-11.6V=19.0V, Ux2=4.8V;

　　4*Ux3=U7-U3=35.6V-16.0V=19.6V, Ux3=4.9V

　　則大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客=大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客=4.8V.

　　不確定度分析：

　　uA=大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客

　　u0.68=1.32*uA=1.32*0.06V=0.08V.

　　則Ux=大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客u0.68=4.8大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客0.08V.

　　2. 求Ar原子的第一激發(fā)電位。

　　將在實驗中記錄下的數(shù)據(jù)，以點的形式描在x-y坐標(biāo)上，并用平滑曲線連接后得到的圖形為：大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客

　　得到的六個峰值(Ip)，對應(yīng)的UG2K依次為：U1=3.00V , U2=4.15V , U3=5.35V , U4=6.60V , U5=7.90V, U6=9.20V .

　　設(shè)Ux為Hg的第一激發(fā)電位，則有下列式子(逐差法)：

　　3*Ux1=U4-U1=6.60V-3.00V=3.60V, Ux1=1.20V;

　　3*Ux2=U5-U2=7.90V-4.15V=3.75V, Ux2=1.25V;

　　3*Ux3=U6-U3=9.20V-5.35V=3.85V, Ux3=1.28V

　　則

　　大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客=大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客=1.24V.

　　不確定度分析：

　　uA=大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客

　　u0.68=1.32*uA=1.32*0.023V=0.030V.

　　則Ux=大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客u0.68=1.24大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客0.030V.

　　結(jié)論：由此可得，Hg的第一激發(fā)電位UxHg=4.8大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客0.08V，而Ar原子的第一激發(fā)電位為UxAr=1.24大學(xué)物理實驗報告-弗蘭克赫茲實驗 - zhou198865 - zhou198865的博客0.030V。

　　思考題：

　　說明溫度對充汞F-H管Ip-VG2k曲線影響的物理機(jī)制。

　　答：，在一定溫度下(一般在發(fā)100 oC至250 oC)，才可得到合適壓強(qiáng)的汞蒸氣，這時汞原子的密度也是合適的。汞蒸氣對溫度非常敏感，如果溫度不在合適范圍之內(nèi)，會影響到汞原子在F-H管內(nèi)的密度。如果溫度較低，會導(dǎo)致F-H管中汞原子的密度較小，就進(jìn)一步為汞原子專門提供與電子碰撞，這就使得電子的平均自由程變大，電子有機(jī)會使積蓄的能量超過4.9V，從而使高激發(fā)態(tài)的激發(fā)概率迅速增加，會Ip有了對應(yīng)的峰，并在Ip-VG2kr 曲線上有對應(yīng)的峰，出現(xiàn)高激發(fā)態(tài)時的電位，這就會影響到實驗的結(jié)果。如果溫度較高，汞管內(nèi)的密度較大，使電子每次能量到達(dá)4.9eV時，有足夠大的概率與汞原子發(fā)生能量交換，使得電子的速度重新回到零，并需要重新加速，直到再次到達(dá)4.9eV，又與汞原子發(fā)生能量交換…….始終都在在基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)之間，并且在Ip-VG2K曲線中會表現(xiàn)出有多個峰值，并且都是處在第一激發(fā)態(tài)上。則會使所以說，在實驗中對汞的溫度也有一定的講究：過高時，則在Ip-VG2k曲線上會出現(xiàn)多個峰;過低則會使得出現(xiàn)高激發(fā)態(tài)上的峰值，在圖中表現(xiàn)為，兩個峰值的距離會加大。

　　實驗心得:

　　1. 實驗過程中，開始時使用的儀器，在調(diào)好了相關(guān)數(shù)據(jù)后，進(jìn)行讀數(shù)時，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化很小、，這就增大了讀取數(shù)據(jù)的誤差。后來換了一臺儀器，讀取時,電流隨電壓的改變而改變的幅度變大，這就大大減小了讀取數(shù)據(jù)的誤差，也使得實驗中測量Hg的第一激發(fā)電位較為準(zhǔn)確。所以我覺得在實驗開始時調(diào)整好實驗儀器，也是一件非常重要的事。

　　2. 在實驗過程中，一定要定下心來。實驗中讀取數(shù)據(jù)有的時候是一件很枯燥單調(diào)的事，當(dāng)需要讀取的數(shù)據(jù)很多時，容易變得浮躁，使得會出現(xiàn)讀取錯誤的情況。這就需要我們能夠冷靜自我，一心一意地去做自己要做的事，把需要實驗的步驟做好。這很重要。