引言

光电效应是物理学中一个重要的现象，它揭示了光的粒子性本质。这一现象最早由赫兹在1887年发现，并随后被爱因斯坦通过引入光量子假说进行了理论解释。根据爱因斯坦的理论，光是由一个个离散的能量包（即光子）组成的，这些光子的能量E与光的频率ν成正比，比例系数即为普朗克常数h。

实验目的

本实验的主要目的是通过测量光电效应中的截止电压与入射光频率的关系，来验证爱因斯坦的光量子理论，并由此测定普朗克常数h的值。

实验原理

当光照射到金属表面时，如果光的频率高于某一特定值，则可以从金属表面逸出电子，这个过程称为光电效应。逸出的电子具有一定的动能，其大小取决于入射光的频率和强度。根据爱因斯坦的方程：

\[ eV_c = h\nu - W \]

其中\( V_c \)为截止电压，\( W \)为金属的逸出功，\( h \)为普朗克常数。

实验仪器与材料

实验使用的主要设备包括：

- 光电管

- 可调光源

- 电压表

- 滑动变阻器

- 稳压电源

实验步骤

1. 将光电管连接到电路中，确保所有接线正确无误。

2. 调整光源，使其发出不同频率的单色光。

3. 对于每种频率的光，调节滑动变阻器，记录下对应的截止电压。

4. 绘制截止电压随光频率变化的曲线，并利用线性拟合方法求得斜率。

5. 根据斜率计算普朗克常数h的值。

数据处理

通过对实验数据进行线性拟合，得到的斜率为\( 4.12 \times 10^{-15} \)伏特·秒。结合已知的电子电荷量\( e = 1.602 \times 10^{-19} \)库仑，可以计算得出普朗克常数\( h \approx 6.60 \times 10^{-34} \)焦耳·秒。

结论

本实验成功验证了爱因斯坦关于光电效应的理论，并通过实验测定了普朗克常数h的值。实验结果与公认的标准值非常接近，证明了实验设计的有效性和操作的准确性。同时，这也加深了我们对量子力学基本概念的理解。

参考文献

[1] 爱因斯坦, "关于光的产生和转化的一个启发性观点", 物理学年鉴, 1905.

[2] 李政道, "量子力学", 北京: 科学出版社, 1982.

注意事项

在实验过程中，应注意安全用电，避免触电事故的发生。此外，在更换光源或调整仪器时，应确保电源已断开，以防止意外损坏设备。