Origin软件在普朗克常数测定实验数据处理中的应用

【摘要】本文以普朗克常数测定的实验为例，介绍了Origin软件在物理实验作图以及数据处理过程中的应用，详细介绍了Origin软件的作图和线性拟合功能。结果表明，使用该软件处理物理实验数据简单快捷准确，能够有效避免学生作图和计算过程中的误差，适合在物理实验教学中推广。

【关键词】普朗克常数；光电效应；origin软件

1.引言

物理实验是理工科院校学生进行科学实验训练的一门基础课程，通过物理实验课程可以提高学生观察和分析实验现象的科学实验能力，掌握物理量的测量方法，加深对物理学原理的理解。普朗克常数约为h=6.626×10-34 J·s，它的存在划分了经典物理与量子物理，并在宏观世界和微观世界之间架起了桥梁[1]，因此测定普朗克常数是近代物理中不可缺少的一项实验内容。通过普朗克常数测定实验，可以了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。它的实验数据一般采用坐标纸手工作图求直线斜率来处理，也可以利用最小二乘法来处理。

随着科技的发展，大量的实验数据和图像都可以通过计算机应用软件进行分析和处理。Origin就是一款应用广泛的数据分析和图像绘制工具软件，它由OriginLab公司所研发，简单易学、操作灵活、功能强大，既可以满足一般用户的制图要求，也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需求[2，3]。利用Origin 软件辅助处理物理实验数据，可以减轻学生复杂计算和作图的负担，提高实验教学效果，而且为学生后续数据处理能力的培养奠定了基础。

本文以“普朗克常数测定”实验为例，介绍Origin软件在物理实验数据处理中的基本应用，使用Origin软件能够快速、精准地处理与分析实验数据。

2.普朗克常数测定实验

2.1 实验原理

入射光照射到光电管阴极K上，金属中的电子能够吸收整个光子的能量从而克服金属表面的吸引力逸出金属表面，剩余的能量就成为电子离开金属表面后的动能。根据能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：，其中A为金属的逸出功，为光电子获得的初始动能。金属产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移构成光电流，通过改变外加电压，可以测出光电流的大小。由于逸出的光电子具有一定的动能，即使阳极电位低于阴极电位，仍会有光电流产生。当阳极的负电位增大到某一值时，使动能最大的光电子刚好不能克服减速电场到达阳极，光电流降为零，此时满足关系式，其中称为截止电压。结合光电效应方程，可以得到。它表明截止电压是频率的线性函数，直线斜率。只要通过实验测得不同入射光频率所对应的截止电压，求出直线斜率，就可算出普朗克常数。