光电效应与普朗克常量的测量 光电效应在证实光的量子性方面有着重要的地位。当光照射金属表面时，在某些情况下，有些电子可以从金属中释放出来，形成光电流。当照射在金属上的光的强度增大而保持其频率不变时，人们以为较大的光强度因而相应地有较大的电磁场强度，使电子获得比它们前面已获得的能量更大的能量。然而人们发现射出来的电子，其动能仍然保持不变。只要入射光的频率不改变，增大光的强度仅仅起到增大光电流的作用。光电效应是电磁波的古典概念不能解释的实验之一。1905年爱因斯坦在普朗克量子假说的基础上圆满地解释了光电效应，约十年后密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光电效应方程，并测定了普朗克常数。而今光电效应已经广泛地应用于各料技领域。利用光电效应制成的光电器件如光电管、光电池、光电倍增管等已成为生产和科研中不可缺少的器件。 【实验目的】 1. 了解光电效应及其规律，理解爱因斯坦光电方程的物理意义； 2. 用减速电位法测量光电子的初动能，求普朗克常数。 【实验原理】 1. 光电效应 金属在光的照射下释放出电子的现象叫光电效应。根据爱因斯坦的＂光量子概念＂，每一个光子具有能量 ，当光照射到金属上时，其能量被电子吸收，一部分消耗于电子的逸出功 ，另一部分转换为电子逸出金属表面后的动能。由能量守恒定律得 （1） 此式称为爱因斯坦光电方程。式中h为普朗克常数，ν为入射光的频率，m为电子质量，v为电子的最大速度，上式右边第一项为电子最大初动能。用光电方程圆满的解释了光电效应的基本实验事实： 电子的初动能与入射光频率呈线性关系，与入射光强度无关。任何金属都存在一截止频率 ， ， 又称红限，当入射光的频率小于 时，不论光的强度如何，都不产生光电效应。此外，光电流大小(即光电子数目)只决定于光的强度。 2. 验证爱因斯坦光电方程，求普朗克常数 本实验采用＂减速电位法＂决定电子的最大初动能，并由此求出普朗克常数h。实验原理如图1所示。图中K为光电管阴极，A为阳极。当频率为ν的单色光入射到光电管阴极上时，电子从阴极逸出，向阳极运动，形成光电流。当 为正值时， 越大，光电流 越大，当电压 达到一定值时，光电流饱和。如图2中虚线所示。若 为负(即在光电管上加减速电位)，光电流逐渐减小，直到 达到某一负值 时，光电流为零。 称为遏止电位或截止电压。这是因为从阴极逸出的具有最大初动能的电子不能穿过反向电场到达阳极，即 （2） 将（2）式代入（1）式得 当用不同频率的单色光照射时,有 ······ 联立其中任意两个方程，得 （3） 由此可见，爱因斯坦光电方程提供了一种测量普朗克常数的方法，如果从实验所得的 关系是一条直线（如图3），其中斜率 ，e为电子电荷，由此可求出普朗克常数h。这也就证实了光电方程的正确性。 3. 光电管的实际 特性曲线 由于下述原因光电管的实测 特性曲线如图2 中实线所示，光电流没有一个锐截止点。 (1) 在光电管制造过程中，有些光阴极物质溅射到 阳极上，受光照射(包括漫反射)时，阳极也会发射光电子，使光电管极间出现反向电流(阳极电流)。 (2)无光照射时，在外加电压下，光电管中仍有 微弱电流流过，称为暗电流。这是由于光电管电极在常温下的热电子发射以及管座和管壳外表面的漏电造成的。 (3) 阳极和阴极材料不同，引起的接触电位差。 4. 遏止电位的确定。 由于上述原因遏止电位 的确定带有极大的任意性。实验时应根据光电管的不同结构与性能，采用不同方法确定 。 (1) 阴极是平面电极、阳极做成大环形可加热结构的光电管（如国产1997型或GDh-1型）其阴极电流上升很快，反向电流较小，特性曲线与横轴的交点 可近似当作遏止电压，这种方法称为 ＂交点法＂。 (2) 阴极为球壳型、阳极为半径比阴极小得多的同心小球的光电管（如GD-4型），反向电流容易饱和，可以把反向电流进入饱和时的拐点（图2中 ）电压近似作为遏止电位，这种方法叫做＂拐点法。＂ 不过，不论采用什么方法，均在不同程度上引进系统误差，使测量h的误差较大。 【实验仪器】 实验仪器原理框图如图4。它包括四部分： 1. 光源。用高压汞灯，灯泡选用GGQ-50WHg型，光谱范围在302.2~872nm； 2. 光电管GDh-1型。阳极为镍圈，阴极为银-氧-钾（Ag-O-K）,光谱范围为340~700nm； 3. 滤色片转盘。滤色片为NG型，可选用波长为：365nm、405nm、436nm、546nm、577nm；4. 光阑； 5. 微电流测量放大器。电流变化范围10-6~10-13 A，分6档，十进变换，微电流指示用3位半数字电流表，读数精度分 （用于调零和校准）和 （用于测量）两档。 【实验内容】 1. 将光源、光电管暗盒，微电流放大器等安放在适当位置，光源与光电管的距离取30~50 ，注意两者光路共轴。暂不接线。接通微电流测量放大器电源，预热10~20分钟，进行微电流放大器测量的调零和校准。方法是：＂校准、调零、测量＂开关置于＂调零校准＂档，置＂电流调节＂开关与＂短路＂档，调节＂调零＂旋钮使电流表指零，然后＂电流调节＂拨向＂校准＂，调＂校准＂旋钮使电流表指100，调零和校准可反复调整，使之都能满足要求。 2. 用电缆将光电管阴极K与微电流放大器后面板上的＂电流输入＂相连，用双芯导线将光电管阳极与地连接到后面板的＂电压输出＂插座上。点亮汞灯。 3. 测量光电管的暗电流。用遮光罩盖住光电管暗盒窗口，将＂调零、校准、测量＂ 开关置于＂测量＂，测量放大器的电压选择置于＂直流＂，电流调节置10-7或10-6，旋动＂电压调节＂旋钮，读出-3V~+3 V间若干电压下的电流值，即为光电管暗电流。 4. 测不同波长的单色光照射时光电管的 特性曲线。取下遮光板，换上滤色片，从-3V开始逐步改变光电管阳极电压，记录相应的光电流。 逐次换上5个滤色片，测出不同波长下的 曲线，在电流变化明显的地方多测几点，以便准确定出 。 【注意事项】 1. 微电流测量放大器及汞灯需充分预热才能做实验。 2. 滤色片要放在光电管上，不能放在汞灯上，每次更换滤色片时都要用遮光罩先把汞灯罩住。 【思考题】 1. 为什么在光电管的暗盒窗口上安装小口光阑？ 2. 实验时能否将滤色片插到光源的光阑上？为什么？ 3. 怎样测量金属的逸出功及某一频率的入射光所对应的截止电压，实验测量中截止电压是不是对应于电流I=0的点？ 4. 实验误差产生的主要原因是什么？如何减少实验误差？
如果宇宙停止膨胀会发生什么？在137亿年前，一个致密炽热的奇点经过爆炸膨胀形成了我们现在身处的宇宙。从那时起宇宙就没有停止过膨胀，直至今日，宇宙的领地还在继续扩大着。那么如果宇宙停止膨胀会发生什么事情呢？如果科学家现在知道火星上要在哪里寻找生命了美国宇航局（NASA）的毅力火星探测器的科学团队有一种宽慰的气氛。研究人员确信，现在他们已经把机器人送到了一个位置，这个地点提供了寻找古代生命迹象的最佳机会。珀西号于2月份在耶泽罗研究显示其他灵长类动物也有节奏感据埃菲社马德里10月25日报道，鸣禽与人类有相同的节奏感，那么非人类哺乳动物是否也具备这种音乐能力？一项针对极度濒危的大狐猴开展的国际研究给出了肯定的答案。上述研究结果发表在美国当研究人员解开了小行星Bennu缺乏细小石质的谜团美国宇航局的OSIRISREx任务在2018年底访问小行星贝努（Bennu）时遇到了一个令人惊讶的发现。任务规划人员认为，这颗小行星的表面会有大量的细沙和卵石，类似于地球上的沙滩。星空有约太阳活动逐渐活跃，如何观测其表面的小黑痣？太阳带给人类光和热，它的一举一动，都会对地球产生影响。人们常听到的太阳黑子，是太阳表面可以看到的最突出现象，也是太阳活动的明显标志之一。随着太阳活动从极小期逐渐进入极大期，太阳的脸CERN量子技术计划概述了量子时代战略路线图中的目标该图片是原始VeronikaMcQuade计算机中心镜头的修改变体。（图片欧洲核子研究中心）新闻稿欧洲核子研究中心量子技术计划（CERNQTI）今天达到了下一个里程碑，公布了定义其这个秋天，木星被打了！这颗太阳系最大行星发出诡异粉光身为太阳系最大行星是一份苦差。这个秋天，木星被打了。15日，日本的天象观测人士看到木星北半球大气层有一道闪光，很可能是小行星撞击木星而发出的。在一个月前，巴西的一名观测人士也看到了黑洞激光器可能具有量子计算应用价值它是如何工作的示意图显示了孤子（顶部）如何发挥镜像激光腔（底部）的作用。（来源HarunaKatayama广岛大学）日本广岛大学的HarunaKatayama提出了一个黑洞激光器的北极发现永生生物，已经2。4万岁，还能进行自我克隆这些从永动土层中采集到的轮虫至少已经有2。4万年的寿命，解冻之后它们恢复地很好，依旧具有通过孤雌生殖繁殖的能力。来自俄罗斯冻土实验室的科学家们在世界顶级期刊CurrentBiolo火星生命的迹象？好奇号探测到甲烷嗝，科学家可能已找到来源到目前为止，人类已知的存在生命的星球就是我们地球，除此之外并没有在任何一颗外星球发现了外星生命，所以也有很多人认为，地球可能是宇宙中唯一的生命星球。这样的可能性也不是不存在，不过，南科大海洋磁学中心重建北太平洋沉积模式在高低纬过程的响应特征近日，南方科技大学海洋科学与工程系海洋磁学中心（CentreforMarineMagnetism，CM2）团队，通过对亚北极太平洋海山区的沉积物岩心进行研究，重建了北太平洋沉积模式