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【2016大学物理实验报告模板1】
实验目的
(1) 观察光电效现象,测定光电管的伏安特性曲线和光照度与光电流关系曲线;测定截止电压,并通过现象了解其物 理意义。
(2) 练习电路的连接方法及仪器的使用 ; 学习用图像总结物理律。 实验方法原理
(1) 光子打到阴极上 ,若电子获得 的能量 大于 逸出 功时则会 逸出 ，在电场力的作用下向 阳极 运动而形成正向 电流 。在 没达到饱和前 ，光电流与电压成线性关系 ,接近饱和时呈非线性关系 ,饱和后电流不再增加 。
(2) 电光源发光后 ,其照度随距光源的距离的平方成 (r 2 )反比即光电管得到的光子数与 r2成反比,因此打出的电子数也与 r 2
成反比,形成的饱和光电流 也与 r2成反比,即 I ∝r-2。
(3) 若给 光电管接反向电压 u 反，在 eU反 < mvmax/ 2=eUS时(vmax为具有最大速度的电子的速度 ) 仍会有电子移动到阳极而形成光电流 ，当继续增大 电压 U反，由于电场力做负功使 电子减速 ，当使其到达 阳极前速度刚好为零 时 U反=US， 此时所 观察 到的 光电流为零 ，由此 可测 得此光电管在当前光源下的截止电压 US。
实验步骤
(1) 按讲义中的电路原理图连接好实物电路图; (2) 测光电管的伏安特性曲线：
① 先使正向电压加至30伏以上，同时使光电流达最大(不超量程)， ② 将电压从0开始按要求依次加大做好记录; (3) 测照度与光电流的关系：
① 先使光电管距光源20cm处，适当选择光源亮度使光电流达最大(不超量程); ② 逐渐远离光源按要求做好记录; 实验步骤
(4) 测光电管的截止电压： ① 将双向开关换向;
② 使光电管距光源20cm处，将电压调至“0”， 适当选择光源亮度使光电流达最大(不超量程)，记录此时的光 电流I0，然后加反向电压使光电流刚好为“0”，记下电压值US;
③ 使光电管远离光源(光源亮度不变)重复上述步骤作好记录。
(3) 零电压下的光电流及截止电压与照度的关系
1. 临界截止电压与照度有什么关系?从实验中所得的结论是否同理论一致?如何解 释光的波粒二象性? 答：临界截止 电压与照度无关，实验结果与理论相符。 光具有干涉、衍射的特性，说明光具有拨动性。从光电效应现象上分析，光又具有粒子性，由爱因斯坦方程来描 述：hν=(1/2)mv2max+A。
2. 可否由 Us′ ν曲线求出阴极材料的逸出功?答：可以。由爱因斯坦方程 hυ=e|us|+hυo可求出斜率Δus/Δυ=h/e 和普朗克常数，还可以求出截距(h/e)υo，再由截距求出光电管阴极材料的红限 υo，从而求出逸出功 A=hυo。
【2016大学物理实验报告模板2】
实验题目：弗兰克赫兹实验
实验器材：F-H实验管、恒温加热电炉、F-H实验装置、示波器。
实验内容：
1.熟悉实验装置，掌握实验条件。
该实验装置由F-H管、恒温加热电炉及F-H实验装置构成，其装置结构如下图所示：
C:Documents and SettingsAdministrator.EUPMS_1.000桌面3.jpg
F-V管中有足够的液态汞，保证在使用温度范围内管内汞蒸气总处于饱和状态。一般温度在100 oC至250 oC。并且由于Hg对温度的灵敏度高，所以温度要调好，不能让它变化太大。灯丝电压控制着阴极K发射电子的密度和能量分布，其变化直接影响曲线的形状和每个峰的位置，是一个关键的条件。
2.测量Hg的第一激发电位。
1)起动恒温控制器，加热地F-H管，使炉温稳定在157 oC，并选择合适的灯丝电压，VG1K=2.5V，VG2p=1.5V，Vf=1.3V。
2)改变VG2k的值，并记录下对应的Ip值上(每隔0.2V记录一个数据)。
3)作数据处理，作出对应的Ip-VG2k图，并求出Hg的第一激发电位(用逐差法)。
3.测Ar原子的第一激发电位。
1)调节好相关的数据：Vp=8.36V，VG1=1.62V，VG2k=0~100V，Vf=2.64V;
2)将相关档位调到自由档位，在示波器上观看得到的Ip-VG2k图，是否符合实验要求(有六个以上的波峰)。再将相关档位调到手动档位。
3)手动改变VG2k的值，并记录下对应的Ip值上(每隔0.05V记录一个数据)。
4)作数据处理，作出对应的Ip-VG2k图，并求出Hg的第一激发电位(用逐差法)。
4.得出结论。
原始数据:
1. Vf=1.3V VG1K=2.5V VG2p=1.5V T=157oC
求汞原子的第一激发电位的数据表
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2. Vp=8.36V VG1=1.62V VG2k=0~100V Vf=2.64V
求Ar原子的第一激发电位的数据表
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数据处理：
1. 求Hg原子的第一激发电位。
将在实验中记录下的数据，以点的形式描在x-y坐标上，并用平滑曲线连接后得到的图形为：大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
得到的七个峰值(Ip)，对应的UG2K依次为：U1=7.0V , U2=11.6V , U3=16.0V , U4=21.0V , U5=25.8 V, U6=30.6V , U7=35.6V .
设Ux为Hg的第一激发电位，则有下列式子(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
则大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=4.8V.
不确定度分析：
uA=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
u0.68=1.32*uA=1.32*0.06V=0.08V.
则Ux=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客u0.68=4.8大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.08V.
2. 求Ar原子的第一激发电位。
将在实验中记录下的数据，以点的形式描在x-y坐标上，并用平滑曲线连接后得到的图形为：大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
得到的六个峰值(Ip)，对应的UG2K依次为：U1=3.00V , U2=4.15V , U3=5.35V , U4=6.60V , U5=7.90V, U6=9.20V .
设Ux为Hg的第一激发电位，则有下列式子(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
则
大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=1.24V.
不确定度分析：
uA=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
u0.68=1.32*uA=1.32*0.023V=0.030V.
则Ux=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客u0.68=1.24大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.030V.
结论：由此可得，Hg的第一激发电位UxHg=4.8大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.08V，而Ar原子的第一激发电位为UxAr=1.24大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.030V。
思考题：
说明温度对充汞F-H管Ip-VG2k曲线影响的物理机制。
答：，在一定温度下(一般在发100 oC至250 oC)，才可得到合适压强的汞蒸气，这时汞原子的密度也是合适的。汞蒸气对温度非常敏感，如果温度不在合适范围之内，会影响到汞原子在F-H管内的密度。如果温度较低，会导致F-H管中汞原子的密度较小，就进一步为汞原子专门提供与电子碰撞，这就使得电子的平均自由程变大，电子有机会使积蓄的能量超过4.9V，从而使高激发态的激发概率迅速增加，会Ip有了对应的峰，并在Ip-VG2kr 曲线上有对应的峰，出现高激发态时的电位，这就会影响到实验的结果。如果温度较高，汞管内的密度较大，使电子每次能量到达4.9eV时，有足够大的概率与汞原子发生能量交换，使得电子的速度重新回到零，并需要重新加速，直到再次到达4.9eV，又与汞原子发生能量交换…….始终都在在基态和第一激发态之间，并且在Ip-VG2K曲线中会表现出有多个峰值，并且都是处在第一激发态上。则会使所以说，在实验中对汞的温度也有一定的讲究：过高时，则在Ip-VG2k曲线上会出现多个峰;过低则会使得出现高激发态上的峰值，在图中表现为，两个峰值的距离会加大。
实验心得:
1. 实验过程中，开始时使用的仪器，在调好了相关数据后，进行读数时，发现数据变化很小、，这就增大了读取数据的误差。后来换了一台仪器，读取时,电流随电压的改变而改变的幅度变大，这就大大减小了读取数据的误差，也使得实验中测量Hg的第一激发电位较为准确。所以我觉得在实验开始时调整好实验仪器，也是一件非常重要的事。
2. 在实验过程中，一定要定下心来。实验中读取数据有的时候是一件很枯燥单调的事，当需要读取的数据很多时，容易变得浮躁，使得会出现读取错误的情况。这就需要我们能够冷静自我，一心一意地去做自己要做的事，把需要实验的步骤做好。这很重要。