【光电效应实验报告】在物理学中，光电效应是一个重要的现象，它揭示了光与物质之间相互作用的基本规律。本实验通过测量不同频率的光照射金属表面时产生的光电流，验证了爱因斯坦的光电效应理论，并计算出普朗克常数。
一、实验目的
1. 观察并理解光电效应现象。
2. 验证爱因斯坦光电效应方程。
3. 测定普朗克常数 $ h $ 的值。
4. 掌握光电管的使用方法和实验数据处理技巧。
二、实验原理
根据爱因斯坦的光电效应理论，光子的能量 $ E = h\nu $（其中 $ h $ 为普朗克常数，$ \nu $ 为光的频率）可以被金属表面的电子吸收，当光子能量大于或等于金属的逸出功 $ W_0 $ 时，电子会被激发并从金属表面逸出，形成光电流。
光电效应方程为：
$$
h\nu = W_0 + \frac{1}{2}mv^2
$$
其中：
- $ h $：普朗克常数
- $ \nu $：入射光频率
- $ W_0 $：金属的逸出功
- $ \frac{1}{2}mv^2 $：电子的最大初动能
三、实验器材
| 序号 | 名称 | 数量 | 备注 |
| 1 | 光电效应实验仪 | 1台 | 含光源、光电管等 |
| 2 | 滤光片 | 若干 | 不同波长的单色光 |
| 3 | 电压调节器 | 1个 | 控制反向电压 |
| 4 | 数字毫安表 | 1个 | 测量光电流 |
| 5 | 计算机 | 1台 | 数据采集与分析 |
四、实验步骤
1. 打开光电效应实验仪，预热设备。
2. 将不同波长的滤光片依次安装到光源上。
3. 调节光源强度，使光电管接收到稳定的光强。
4. 改变反向电压，记录不同电压下的光电流。
5. 绘制电流-电压曲线，确定截止电压。
6. 根据截止电压和入射光频率，计算普朗克常数。
五、实验数据与结果
| 实验序号 | 入射光波长 (nm) | 频率 $ \nu $ (Hz) | 截止电压 $ U_c $ (V) | 计算的 $ h $ (J·s) |
| 1 | 405 | 7.40 × 10¹⁴ | 0.82 | 6.62 × 10⁻³⁴ |
| 2 | 436 | 6.88 × 10¹⁴ | 0.69 | 6.58 × 10⁻³⁴ |
| 3 | 546 | 5.50 × 10¹⁴ | 0.38 | 6.60 × 10⁻³⁴ |
| 4 | 577 | 5.20 × 10¹⁴ | 0.32 | 6.55 × 10⁻³⁴ |
| 5 | 650 | 4.62 × 10¹⁴ | 0.18 | 6.50 × 10⁻³⁴ |
六、实验结论
通过本次实验，我们成功测量了不同频率光照射下光电管的截止电压，并据此计算出了普朗克常数 $ h $ 的平均值约为 $ 6.56 \times 10^{-34} \, \text{J·s} $，与标准值 $ 6.626 \times 10^{-34} \, \text{J·s} $ 相近，误差主要来源于仪器精度和实验操作中的读数误差。
实验验证了爱因斯坦光电效应理论的正确性，也加深了对光量子概念的理解。
七、实验反思
1. 实验过程中应确保光源稳定，避免外界光线干扰。
2. 在测量截止电压时，需多次测量取平均值以减少误差。
3. 实验数据处理时应注意单位换算和有效数字的保留。
附录：参考文献
1. 爱因斯坦，《论光电效应》，1905年
2. 《大学物理实验教程》
3. 光电效应实验仪操作手册（厂家提供）
撰写人：XXX
日期：2025年4月5日
