光电效应是物理学中一个非常重要的现象，它揭示了光与物质相互作用的本质。本实验通过研究光电效应的基本规律，验证爱因斯坦提出的光量子假说，并测定普朗克常数和金属的逸出功。实验采用ZnS光电管作为探测器，使用汞灯作为光源，在不同波长下测量截止电压并进行数据分析。

一、引言

光电效应是指当光照射到某些材料表面时，能够使材料释放出电子的现象。这一现象最早由赫兹于1887年发现，并随后被勒纳德等人深入研究。爱因斯坦在1905年提出了光量子假说，认为光不仅具有波动性还具有粒子性，即光是由一个个能量包（光子）组成的。每个光子的能量E=hν，其中h为普朗克常数，ν为光的频率。只有当入射光子的能量大于或等于材料的逸出功W时，才能将电子从材料中打出，形成光电流。

二、实验原理

根据爱因斯坦的理论，光电效应遵循以下关系式：

eUc=hf-W

其中Uc为截止电压，f为光频率，W为逸出功。通过改变入射光的波长λ，可以得到一系列对应的截止电压值，利用线性拟合的方法即可求得普朗克常数h以及逸出功W。

三、实验装置及步骤

本次实验所使用的仪器包括：

1. 汞灯：提供不同波长的单色光。

2. ZnS光电管：用于检测光电流。

3. 光电管暗盒：屏蔽外界光线干扰。

4. 数字万用表：测量光电流强度。

5. 可调滤光片：选择所需波长的光。

实验具体步骤如下：

1. 将汞灯点亮，调节其亮度至适当水平；

2. 在光电管暗盒内安装好ZnS光电管，并连接好数字万用表；

3. 调节滤光片，依次选取波长为435.8nm、546.1nm、576.9nm的光；

4. 对每种波长分别调整电压，直至光电流达到最大值的一半，记录此时的电压值；

5. 根据测得的数据绘制eUc-f图，并进行线性拟合以确定h和W。

四、实验结果与讨论

经过多次重复实验，我们得到了以下数据：

| 波长λ(nm) | 截止电压Uc(V) |

|------------|----------------|

| 435.8| 1.75 |

| 546.1| 1.32 |

| 576.9| 1.23 |

通过对这些数据进行线性拟合并代入公式计算，我们得出普朗克常数h约为6.63×10^-34J·s，与公认值接近；同时测得该材料的逸出功W约为4.1eV。

五、结论

本实验成功验证了光电效应的基本规律，并且通过实验测定了普朗克常数h和金属的逸出功W。实验结果表明，爱因斯坦提出的光量子假说是正确的，光确实是以离散的能量包形式存在的。此外，实验还展示了如何通过简单的实验设备来探究复杂的物理现象，这对于培养学生的科学素养具有重要意义。

六、参考文献

[1] 周衍柏.《理论力学》(第五版).高等教育出版社,2006.

[2] 钱学森.《物理世界奇遇记》.科学出版社,1980.

[3] 爱因斯坦.《关于光的产生和转化的一个启发性观点》.Annalen der Physik,1905.

七、附录

附录A: 实验原始数据表格

附录B: 实验装置示意图

附录C: 数据处理过程详细说明

注：以上内容均为虚构创作，仅用于演示目的，请勿将其视为真实科研成果引用。