测普朗克常数(武汉理工大学物理实验数据处理)
测量普朗克常量的方法
测量普朗克常量的方法测量普朗克常量是一个极其复杂和精密的任务，因为其值与微观世界的量子物理现象相关。
普朗克常量（h）是一个基本常量，它在量子力学中用于描述能量的离散性和辐射的特性。
在计算普朗克常量的值时，实验方法通常涉及到一些与光子相关的现象，例如光的辐射频率、能量及粒子数量的计数等。
下面将介绍几种用于测量普朗克常量的常见实验方法：1. 光电效应法：光电效应是描述光和金属之间相互作用的现象。
根据爱因斯坦的光电方程（E = h ν- Φ），其中E是光电子的能量，h为普朗克常量，ν为光的频率，Φ为光电子的逸出功。
通过测量光的频率和光电子的能量，可以得到普朗克常量的值。
2. 涡流衰减法：涡流衰减法（Eddy current damping method）利用了涡流现象的特性。
涡流是指当金属材料或导体中有变化的磁场时，会产生感应电流。
根据感应电流大小的衰减情况，可以计算得到普朗克常量的值。
3. 基于约瑟夫森效应的荧光检测法：约瑟夫森效应是描述被束缚在两个高身势电子之间的原子发生共振跃迁的现象。
这种共振跃迁会导致发射光子的能量有离散的特性。
通过测量共振频率和发射光子的能量，可以得到普朗克常量的值。
4. 基于量子霍尔效应的电阻计量法：量子霍尔效应是指在二维电子系统中，当施加磁场时，电子的霍尔电阻呈现为量子化的现象。
通过测量霍尔电阻的量子化值和磁场强度，可以计算得到普朗克常量的值。
5. X射线研究法：利用X射线的特性和普朗克常量的关系，可以通过测量X射线的特性参数，如频率和能量，来计算普朗克常量的值。
以上只是一些测量普朗克常量的常见实验方法，每种方法都需要使用非常精密和复杂的实验仪器，以及高度精确的数据处理和分析。
此外，为了减小误差，通常需要采用多种方法的组合来测量普朗克常量的值，并对多次实验结果进行平均处理。
值得注意的是，测量普朗克常量的方法需要依赖激光技术、高精度光学仪器以及精确的实验设计和探测技术等。
由于普朗克常量的精确测量对于精确的物理研究具有重要意义，因此，科学界一直致力于推动测量方法的改进和精确度的提高。
光电效应测量普朗克常数的实验报告
光电效应测量普朗克常数的实验报告一、引言在物理学领域里，普朗克常数被誉为现代物理学的重要常数之一。
它在量子力学的发展中起着至关重要的作用，被称为量子力学的基本常数。
而测量普朗克常数的方法之一就是通过光电效应实验，本实验旨在利用光电效应测量普朗克常数，并撰写实验报告，详细介绍实验过程和结果。
二、实验原理光电效应是指当金属表面受到光照射时，会发射出电子的现象。
根据经典物理学的理论，电子被激发出的动能与入射光的强度成正比。
然而，实验结果却显示出当光的频率低于某一阈值时，即使光强足够大，金属表面也不会发生光电效应。
这一现象无法被经典物理学解释，导致了对量子力学的兴趣与研究。
根据光电效应的实验原理，可以使用以下公式来描述：[E_k = h- W]其中，(E_k)为光电子的最大动能，(h)为光子能量，(W)为金属的逸出功。
根据实验需要，通过测量光电子的最大动能和入射光的频率，可以计算得到普朗克常数(h)的值。
三、实验步骤1.准备工作在进行实验之前，需要准备一台光电效应实验装置、一台计算机、不同波长的光源和一些金属试片作为实验材料。
2.调试装置将光源安装在适当位置，并根据实验要求调整光源的波长和光强。
在实验装置周围设置遮光罩，以防止外部光源的干扰。
3.测量最大动能将金属试片放置在光电效应装置中央，根据实验要求逐渐调整入射光的频率和强度。
通过测量光电子的最大动能，记录不同频率下的测量结果。
4.数据处理将实验测得的数据输入计算机中，进行数据处理和分析。
根据实验原理中的公式，计算出普朗克常数的值，并进行误差分析。
四、实验结果和讨论通过实验，我们得到了光电子的最大动能随入射光频率的变化关系。
在数据处理和分析过程中，我们发现实验结果与理论计算值相符合，从而得出了普朗克常数的测量结果。
并且在误差分析中发现，在实验过程中存在一定的系统误差和随机误差，并通过一系列对比实验和数据处理措施，对误差进行了有效控制。
通过本次实验，我们更深入地理解了光电效应对普朗克常数测量的重要性。
实验五普朗克常数测定
实验五 普朗克常数测定一、实验目的1．通过实验深刻理解爱因斯坦的光电子理论，了解光电效应的基本规律; 2．掌握用光电管进行光电效应研究的方法；3．学习对光电管伏安特性曲线的处理方法，并用以测定普朗克常数。
二、实验仪器高压汞灯、滤色片、光电管、微电流放大器（含电源)三、实验原理ν的光波,每个光子的能量为νh ,其中，ｈ＝６.6２61×１0—3４焦耳·秒，称为普朗克常数．当频率为ν的光照射金属时，具有能量 ｈν的一个光子和金属中的一个电子碰撞，光子把全部能量传递给电子。
电子获得的能量一部分用来克服金属表面对它的束缚,剩余的能量就成为逸出金属表面后光电子的动能。
显然，根据能量守恒有：s k W h E -=ν （1)这个方程称为爱因斯坦方程。
这里W ｓ为逸出功，是金属材料的固有属性．对于给定的金属材料，Ｗs 是一定值。
爱因斯坦方程表明:光电子的初动能与入射光频率之间呈线性关系。
入射光的强度增加时，光子数目也增加。
这说明光强只影响光电子所形成的光电流的大小。
当光子能量S W h <ν时,不能产生光电子。
即存在一个产生光电流的截止频率0ν(h W S /0=ν）.ν的单色光照射在真空光电管的阴极Ｋ上，光电子将从阴极逸出。
在阴极K 和阳极A 之间外加一个反向电压V K ＡK Ａ的增大,到达阳极的光电子相应减少,光电流减少。
当V KA =U S 时，光电流降为零。
此时光电子的初动能全部用于克服反向电场作用.即e U Ｓ=k E （2） 这时的反向电压U Ｓ叫截止电压.入射光频率不同时，截止电压也不同。
将（2）式代入（１)式得)(0νν-=eh U s (3） 式中ｈ，ｅ都是常量，对同一光电管0ν也是常量,实验中测量不同频率下的Ｕｓ,做出U s -ｖ曲线。
在(3）式得到满足的条件下，这是一条直线。
若电子电量e 为已知，由斜率k =h /e 可以求出普朗克常数h ，由直线在U s 轴上的截距可以求出逸出功Ｗs ,由直线在v 轴上的截距可以求出截止频率ｖ0,见图2。
用光电效应测普朗克常数实验报告
用光电效应测普朗克常数实验报告一、实验目的1、了解光电效应的基本规律。
2、掌握用光电效应法测量普朗克常数的方法。
3、学习使用数字式检流计和微电流测试仪。
二、实验原理1、光电效应当一定频率的光照射到某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
2、爱因斯坦光电效应方程根据爱因斯坦的理论，光电子的最大初动能＄E_{k}＄与入射光的频率＄ν$ 和金属的逸出功＄W$ 之间的关系为：＄E_{k} ＝hν W$其中，＄h$ 为普朗克常数。
当光电子的初动能为零时，对应的入射光频率为截止频率＄ν_{0}＄，则有：＄hν_{0} ＝ W$3、光电流与光强的关系在一定的光频率和光强下，光电流与光强成正比。
4、测量普朗克常数通过测量不同频率光照射下的截止电压＄U_{0}＄，可以得到：＄eU_{0} ＝hν W$整理可得：＄h ＝＼frac{eU_{0}ν}｛ν ν_{0}｝＄其中，＄e$ 为电子电荷量。
三、实验仪器1、光电效应实验仪包括汞灯、滤光片、光电管、遮光筒等。
2、数字式检流计用于测量光电流。
3、微电流测试仪提供电源和测量电压。
四、实验步骤1、仪器连接与预热将光电管暗箱与微电流测试仪连接好，打开电源预热 20 分钟。
2、调整仪器（1）调整光电管与汞灯的距离，使入射光均匀照射在光电管阴极上。
（2）旋转遮光筒，使光能够通过狭缝照到光电管上。
3、测量截止电压（1）依次换上不同波长的滤光片，分别测量对应波长光的截止电压。
（2）从低频率光开始，缓慢调节电压，直到光电流为零，此时的电压即为截止电压。
记录下不同波长光对应的截止电压。
4、数据记录与处理（1）记录不同波长光的频率和对应的截止电压。
（2）根据实验数据，作出截止电压与频率的关系曲线。
（3）通过直线拟合，求出斜率，进而计算普朗克常数。
五、实验数据记录与处理｜波长（nm）｜频率（×10^14 Hz）｜截止电压（V）｜｜｜｜｜｜ 365 ｜ 821 ｜－185 ｜｜ 405 ｜ 741 ｜－147 ｜｜ 436 ｜ 688 ｜－118 ｜｜ 546 ｜ 549 ｜－073 ｜｜ 577 ｜ 519 ｜－061 ｜以频率为横坐标，截止电压为纵坐标，作出截止电压与频率的关系曲线。
普朗克常数测量试验
（2）顺时针缓慢旋转 “电压调节”旋扭，并合适地改变“电压量程”。仔细记录不同电压下的相应电流值（电流值=倍率×电表读数×µA），此时所测得的值即为光电管的暗电流。
3、测量光电管的I～V特性：
（6）
在截止电压情况下
代入（3）式得
（7）
反映到I～V特性曲线上是电流轴作了φAK平移，而在关系曲线中则是频率轴作了φAK的平移（图5，b）。US’～ν特性曲线与US轴的交点φS代表的不是阴极逸出电位φSK，所以，欲知阴极逸出电位φSK和截止频率，必须先清楚两极之间的接触电位差φAK。
在用工业光电管进行此项实验时，由于制作工艺等原因，阳极均溅射上了阴极材料，并且无法去除。此时，可认为φA=φK，并有US=US’，US～ν曲线与纵、横坐标轴的交点可认为是阴极材料的逸出电位φSK和截止频率ν0K。
这样实测的光电流应为阴极电流、暗电流、本底电流以及反向电流之和。光电管的I～U曲线将如下图4中实线所示，由于反向电流和暗电流的存在，使得截止电压的测定变得困难。
图4光电管中的暗电流
三．实验装置
1、仪器简介
GD-Ⅲ型普朗克常数测定仪是总结近年来不同厂家生产的同类仪器的优缺点而精心研制的，它既能验证光电效应的基本定律，又能测量普朗克常数。本仪器还具有外型美观、设计合理、操作方便、性能稳定可靠等优点，微电流放大器可测10-6～10-13A的微小电流，光电管工作电压本机提供-3～+15V连续可调，稳定度<1%，同时本仪器还可以做测量极限频率、伏安特性等实验。
为了避免杂散光和外界电磁场对微弱光电流的干扰，光电管安装在铝质暗盒中，暗盒窗口可以安放Ф5mm的光阑孔和Ф36mm的各种带通滤色片。
光电效应测普朗克常数_实验报告
光电效应测普朗克常数_实验报告实验报告：光电效应测普朗克常数1.引言光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子被激发并脱离金属表面的现象。
根据经典电磁理论，根据能量守恒定律，只要光的能量超过金属的结合能，光子就能将电子打出金属。
然而根据经典电磁理论，预测出来的结果与实际测量的结果存在一定差异，这就需要引入量子理论，而普朗克常数即是量子理论中的重要常数之一2.实验目的通过测量光电效应中的截止电压，利用一条直线拟合求得斜率，以及其他相关数据，计算出普朗克常数。
3.实验仪器与材料实验仪器：光电效应测普朗克常数实验装置；实验材料：金属板、导线、光源等。
4.实验过程1)搭建光电效应测普朗克常数实验装置，将金属板连接到电压表上，并利用可调电源对金属板进行加热，使其达到一定温度。
2)调节电源的电压使电流达到零，记录此时的电压，即为截止电压。
3)逐渐增加电源的电压，记录相应的电流和电压值，并绘制出电流对电压的关系图。
4)利用线性拟合方法，求出电流对电压的斜率。
5)根据理论公式，使用线性拟合得出的斜率，结合相关数据，计算普朗克常数。
5.实验结果与分析通过实验测量得到的数据，可以绘制出电流与电压的关系图。
利用线性拟合方法，求出电流对电压的斜率。
斜率即为普朗克常数的近似值。
同时，还可以将实验得到的截止电压、金属板的材料参数等数据代入普朗克常数的计算公式，得到更为准确的普朗克常数。
6.结果分析与讨论通过实验测定得到普朗克常数的值与实际值进行比较，验证了量子力学理论的正确性，并验证了光电效应现象与量子理论的一致性。
实验结果与理论值偏差的原因可能是实验仪器的误差以及实验过程中的不确定因素。
进一步提高实验精度可以采取减小仪器误差，改进实验方法等措施。
7.实验总结本实验通过测量光电效应中的截止电压，并采用线性拟合方法，求得电流对电压的斜率即为普朗克常数的近似值。
通过与理论值进行比较，验证了量子力学理论的正确性。
实验中存在的误差可能是由实验仪器的误差和其他不确定因素引起的。
光电效应测普朗克常数实验报告
光电效应测普朗克常数实验报告一、实验目的1、了解光电效应的基本规律。
2、掌握用光电效应法测量普朗克常数的方法。
3、学习测量截止电压的方法，并通过数据处理得出普朗克常数。
二、实验原理1、光电效应当一定频率的光照射在金属表面时，会有电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
2、爱因斯坦光电方程根据爱因斯坦的理论，光电子的最大初动能＄E_{k}＄与入射光的频率＄ν$ 和金属的逸出功＄W$ 之间的关系可以表示为：＼E_{k} ＝hν W\其中，＄h$ 为普朗克常数。
3、截止电压当光电子的动能为零时，所加的反向电压称为截止电压＄U_{c}＄。
此时有：＼eU_{c} ＝ E_{k}＼将上面两式联立，可得：＼U_{c} ＝＼frac{hν}｛e} ＼frac{W}｛e}＼4、普朗克常数的测量通过测量不同频率光对应的截止电压，作＄U_{c} ν$ 图像，图像的斜率即为＄h ／ e$ ，从而可以求出普朗克常数＄h$ 。
三、实验仪器光电效应实验仪、汞灯、滤光片、遮光片、微电流测量仪等。
四、实验步骤1、仪器连接与预热将光电效应实验仪的各个部分正确连接，打开电源，让仪器预热 20 分钟左右。
2、调整仪器（1）调整光源与光电管之间的距离，使光斑能够均匀照射在光电管的阴极上。
（2）调整遮光片，使得光能够准确地通过遮光孔照射到光电管上。
3、测量不同频率光的截止电压（1）依次换上不同波长的滤光片，得到不同频率的单色光。
（2）缓慢调节电压，观察微电流测量仪上的示数，当电流为零时，记录此时的电压值，即为该频率光对应的截止电压。
4、重复测量对每个频率的光，进行多次测量，取平均值以减小误差。
五、实验数据及处理1、实验数据记录｜波长λ （nm) ｜频率ν （×10^14 Hz) ｜截止电压 Uc （V) ｜｜｜｜｜｜ 365 ｜ 821 ｜－185 ｜｜ 405 ｜ 741 ｜－148 ｜｜ 436 ｜ 688 ｜－115 ｜｜ 546 ｜ 549 ｜－071 ｜｜ 577 ｜ 519 ｜－057 ｜2、数据处理以频率＄ν$ 为横坐标，截止电压＄U_{c}＄为纵坐标，绘制＄U_{c} ν$ 图像。
普朗克常数测量的实验原理
普朗克常数测量的实验原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠普朗克常数测量的实验原理。
你说这普朗克常数啊，就像是物理世界里的一把神秘钥匙。
咱就打个比方，这世界就好比一个大迷宫，而普朗克常数就是那能帮我们找到正确路径的关键线索。
做这个实验呢，就像是一场奇妙的冒险。
想象一下，我们拿着各种仪器，就像探险家拿着地图和指南针，在物理的丛林中穿梭探索。
我们要通过一系列的操作和观察，去找到那个隐藏在深处的普朗克常数。
实验中用到的那些仪器啊，可都是我们的好帮手。
就好像战士手中的武器，得熟练掌握才能发挥出最大的威力。
比如说光电效应实验，那就是我们接近普朗克常数的重要途径。
咱通过光照在金属上，然后观察产生的电子，这里面可藏着普朗克常数的秘密呢！这就好比在黑暗中寻找一颗闪亮的星星，一旦找到了，哇塞，那可真是让人兴奋啊！你想想，就那么一束光，居然能引出这么重要的东西，神奇不神奇？这就好像你随手扔了一块石头，结果引出了一座宝藏一样！在实验过程中，每一个细节都不能马虎。
就像盖房子，一块砖没放好，可能整座房子就不稳了。
我们得小心翼翼地调整各种参数，仔细观察每一个数据的变化，就像侦探在寻找线索一样。
而且啊，这个实验可不是一次就能成功的哦！有时候可能会遇到各种问题，数据不理想啦，仪器出故障啦。
但咱可不能气馁啊，这都是探索路上的小挫折罢了。
就像爬山，一路上会有荆棘会有陡坡，但当你爬到山顶，看到那美丽的风景时，一切都值了！普朗克常数的测量不也是这样吗？当我们最终找到它，那种成就感，简直无与伦比！所以啊，朋友们，不要害怕困难，大胆去尝试，去探索。
说不定你就是那个揭开普朗克常数神秘面纱的人呢！这就是我对普朗克常数测量实验原理的理解，大家觉得有没有道理呢？。