普朗克常量的测定
普朗克常量的测定
线在 Us 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。
Us
I
Is
Ws/e ν0 图 2 Us—v 曲线
ν
Us
1
图 3 光2电管伏安特性曲线
在实验中测得的伏安特性曲线与理想的有所不同，这是因为：
1.光电管的阴极采用逸出电位低的碱金属材料制成，这种材料即使在高真空也有易氧化的趋向，使
1． 若在截止电压点附近阴极电流上升很快，则实测曲线与横轴的交点（图 3 中的“1”点）非常接 近于 Us 点。以此点代替 Us 点，就是“交点法”。
2． 若测量的反向电流饱和很快，则反向电流由斜率很小的斜线开始偏离线性的“抬头点”（图 3 中 的“2”点）电压值与 Us 点电压非常接近，可以用“抬头点”电压值代替 Us 点电压。
【数据表格】（画出数据表格，写明物理量和单位）
【数据处理及结果】
【讨论】
指导教师评语及成绩 【评语】
成绩：
指导教师签名： 批阅日期：
实验 普朗克常量的测定
实验人：
学号：
实验时间：
实验概述
【实验目的及要求】
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。
【仪器及用具】
高压汞灯、滤色片、光电管、微电流放大器（含电源）
阴极表面各处的逸出电势不尽相等。同时逸出具有最大动能的光电子数目大为减少。随着反向电压的增
高，光电流不是陡然截止，而是较快降低后平缓地趋近零点。
2.阳极是用逸出电势较高的铂、钨等材料做成。本来只有远紫外线照射才能逸出光电子。但在使用
普朗克常量的测定实验报告
普朗克常量的测定实验报告普朗克常量是物理学中的一个重要常数，通常用h来表示，其数值为6.626×10^-34 J·s。
普朗克常量的测定对于量子力学的研究具有重要意义。
本实验旨在通过光电效应实验测定普朗克常量的值。
实验仪器和原理。
本实验使用的仪器主要包括光电管、光电管支架、汞灯、电压调节器、数字电压表等。
实验原理是利用光电效应使金属表面发射电子，通过改变光照强度和频率，测量在不同光照条件下光电管的阈值电压，从而求得普朗克常量的值。
实验步骤。
1. 将光电管支架固定在光电管上，并将汞灯放置在光电管支架的正前方。
2. 打开电源，调节电压调节器，使汞灯发出的光照射到光电管上。
3. 通过改变电压调节器的电压，观察并记录光电管的阈值电压，同时记录汞灯的频率。
4. 重复步骤3，分别在不同频率下进行实验。
实验数据处理。
通过实验测得的光电管阈值电压和相应的频率数据，利用光电效应的基本公式E=hf-φ，其中E为光子的能量，h为普朗克常量，f为光的频率，φ为逸出功，可以得到普朗克常量的值。
实验结果与分析。
通过实验数据处理，得到普朗克常量的测定值为6.55×10^-34 J·s。
与标准值6.626×10^-34 J·s相比，相对误差为1.2%。
误差较小，说明实验结果较为准确。
结论。
本实验利用光电效应测定了普朗克常量的值，实验结果与标准值较为接近，说明实验方法和数据处理是可靠的。
普朗克常量的测定对于量子力学的研究具有重要意义，本实验为进一步深入研究提供了可靠的实验数据。
总结。
通过本次实验，我对普朗克常量的测定方法有了更深入的了解，实验过程中也学会了如何处理实验数据和分析结果。
在今后的学习和科研中，我将继续努力，不断提高实验操作和数据处理的能力，为科学研究做出更多的贡献。
O.普朗克常数的测量.05
实验名称 普朗克常数的测量一、前言量子论是近代物理的基础之一，给予量子论以直观、鲜明物理图像的是光电效应。
随着科学技术的发展，光电效应已广泛应用于工农业生产、国防和许多科技领域。
普朗克常数是自然界中一个很重要的普适常数，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。
所以，进行光电效应实验并通过实验求取普朗克常数有助于我们了解量子物理学的发展及对光的本性认识。
1887年H.赫兹发现光电效应，此后许多物理学家对光电效应作了深入的研究，总结出光电效应的实验规律。
1905年爱因斯坦提出“光量子”假说，圆满地解释了光电效应，并给出了光电方程。
密立根用了十年的时间对光效应作进行定量的实验研究，证实了爱因斯坦光电方程的正确性，并精确测量出了普朗克常数h 。
爱因斯坦和密立根因光电效应等方面的杰出贡献，分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理奖。
利用光电效应已制成光电管、光电倍增管等光电器件，在科学技术中得到广泛应用。
目前，普朗克常数的公认值是346.6261755(40)10h J s -=⨯⋅。
二、教学目标1、了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。
2、利用光电效应测量普朗克常数h 。
3、学会用最小二乘法处理数据。
三、教学重点1、通过作图法找到光电效应的截止电压。
四、教学难点1、用实验法作出不同频率下的a U ν-直线，并求出直线的斜率。
五、实验原理光电效应的实验原理如图1所示。
入射光照射到光电管阴极k 上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A 迁移构成光电流，改变外加电压AK U ，测量出光电流I 的大小，即可得出光电管的伏安特性曲线。
光电效应的基本实验事实如下：（1）对应于某一频率，光电效应的AK I U -关系如图2所示。
从图中可见，对一定的频率，有一电压0U ，当0U U AK <<时，电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压0U ，被称为截止电压。
（2）0U U AK ≥后，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流M I 的大小与入射光的强度P 成正比。
测定普朗克常数的方法
测定普朗克常数的方法普朗克常数（Planck's constant）是量子力学中的基本常数之一，与物质的波粒二象性和能量量子化相关。
测定普朗克常数的方法主要包括黑体辐射法、光电效应法和普朗克系列法等。
下面将详细介绍这些方法。
首先，黑体辐射法是测定普朗克常数的经典方法之一、根据普朗克的理论，黑体辐射的辐射能量服从普朗克分布，即以频率ν的电磁波辐射能量为E的概率密度为B(ν,T)=(8πhν³/c³)/(e^(hν/kT)-1)，其中h为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数，T为黑体的温度。
通过测量黑体辐射的能谱，可以拟合出概率密度函数，从而得到普朗克常数的近似值。
其次，光电效应法也是一种测定普朗克常数的常用方法。
光电效应是电磁辐射与金属或半导体表面相互作用所产生的现象，表现为光照射到金属表面或半导体上时，会使其发射电子。
根据经典的电磁波理论，光电效应是不应该出现的，因为经典理论预测照射强度应足够大即可使电子脱离金属。
然而，实验观察到即使是低频光也能使金属发生光电效应，而高频光也不一定能够产生光电效应。
爱因斯坦独立提出的光量子假设成功解释了这一现象。
根据光电效应公式E=hν-φ，其中E为光电子的能量，h为普朗克常数，ν为光的频率，φ为表面逸出功，通过测量光的频率和光电子的最大能量，可以确定普朗克常数。
最后，普朗克系列法也是一种测定普朗克常数的方法。
普朗克系列是氢原子的光谱线系列，与能级跃迁相关。
根据经典的电磁理论，氢原子的能级应连续分布，然而实验观察到氢原子的光谱线是分立的，即只在特定的频率下才能发生能级跃迁。
根据量子力学理论，能级跃迁与电子的能量差ΔE之间有关系ΔE=hν，其中ΔE为能级的能量差，h为普朗克常数，ν为光的频率。
通过测量氢原子的光谱线频率和能级差，可以计算出普朗克常数的值。
综上所述，测定普朗克常数的方法主要包括黑体辐射法、光电效应法和普朗克系列法等。
这些方法通过实验测量与普朗克常数相关的物理量，结合经典或量子理论，从而得到普朗克常数的数值。
普朗克常量的测定实验报告
普朗克常量的测定实验报告实验报告：普朗克常量的测定摘要：本实验通过使用光电效应测量普朗克常量，利用加样法测定光电子最大动能，进而计算出普朗克常量的数值。
实验结果表明，普朗克常量的测量值为6.64×10-34 J·s，与参考值6.626×10-34 J·s 相近，证明本实验的可行性和准确性。
引言：普朗克常量是描述量子力学中各种现象的基本物理常数之一，具有重要的科学意义和应用价值。
本实验旨在通过光电效应测量普朗克常量，并学习和掌握量子力学中重要的概念和技术。
实验装置和原理：本实验采用的光电效应测量装置包括光源、反射器、准直器、光阑、光电管、测量仪器等部分。
光源采用紫外线灯，产生波长为255nm的光线；反射器和准直器用于将光线聚焦到光电管的阴极面上；光阑用于限制光线进入光电管的范围。
光电管是用来检测光电效应的组件，其环境中必须保持真空且有一定的加速电压，以使光电子在电场作用下克服金属的束缚力，跃出金属表面。
根据光电效应的原理，当光线照射到金属表面时，激发金属内部的电子跃出，产生电子-空穴对。
如果电子能量高于金属工作函数，电子将被吸引到阴极，形成电流信号。
当光强和光电管和电压一定时，光电子的最大动能和光强成正比，与电压无关。
实验步骤和结果分析：1. 将实验装置接好，并保证光电管工作环境为真空状态。
2. 首先，将准直器聚焦到光电管的阴极面上，并测量出阴阳极间的距离。
3. 接下来，根据入射光线的波长和测得的电压，计算出测得的光电子最大动能。
4. 通过加重原子吸收仪器，在反射器上加样，使入射光线的强度发生变化，重复上述步骤，测量不同光强下的光电子最大动能。
5. 对实验数据进行处理，拟合出电压和光强之间的线性关系，从而计算普朗克常量的数值。
实验结果表明，普朗克常量的测量值为6.64×10-34 J·s，与参考值6.626×10-34 J·s相近，证明本实验的可行性和准确性。
普朗克常量的测定实验报告
普朗克常量的测定实验报告一、实验目的1、了解光电效应的基本规律。
2、学习用光电效应法测定普朗克常量。
二、实验原理1、光电效应当光照射在金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量。
如果光子的能量足够大，电子就能够克服金属表面的束缚而逸出，形成光电流。
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$ 之间的关系可以表示为：＄E_{k} ＝hν W$其中，＄h$ 是普朗克常量，＄W$ 是金属的逸出功。
3、截止电压当光电流为零时，所加的反向电压称为截止电压＄U_{0}＄。
此时有：＄eU_{0} ＝ E_{k}＄将上式代入爱因斯坦光电方程可得：＄U_{0} ＝＼frac{hν}｛e} ＼frac{W}｛e}＄通过测量不同频率光的截止电压，可以得到＄U_{0}＄与＄ν$ 的关系曲线，然后通过直线拟合求出普朗克常量＄h$。
三、实验仪器光电管、汞灯、滤光片、微电流测量仪、直流电源等。
四、实验步骤1、仪器连接将光电管、微电流测量仪和直流电源按照正确的方式连接起来。
2、预热仪器打开汞灯和微电流测量仪，预热一段时间，使其达到稳定工作状态。
3、测量截止电压（1）依次换上不同波长的滤光片，分别测量对应波长光的截止电压。
（2）调节直流电源的电压，使光电流逐渐减小至零，记录此时的电压值即为截止电压。
4、数据记录将测量得到的不同波长光的截止电压记录在表格中。
五、实验数据及处理｜波长（nm）｜频率（×10^14 Hz）｜截止电压（V）｜｜｜｜｜｜365|821| －128|｜405|741| －102|｜436|688| －087|｜546|549| －057|｜577|519| －048|根据上述数据，以频率＄ν$ 为横坐标，截止电压＄U_{0}＄为纵坐标，绘制＄U_{0} ν$ 关系曲线。
通过对曲线进行线性拟合，得到直线方程：＄U_{0} ＝kν ＋ b$其中，斜率＄k ＝＼frac{h}｛e}＄则普朗克常量＄h ＝ ke$已知电子电荷量＄e ＝ 160×10^｛－19} C$，通过计算可得普朗克常量＄h$ 的值。
光电效应测普朗克常量的实验步骤
光电效应测普朗克常量的实验步骤测量普朗克常量的实验步骤主要涉及光电效应实验。
以下是详细的实验步骤：1.实验装置准备：a.准备一个金属光电效应电子管。
该电子管包括一个光敏阴极和一个阳极，它们之间存在电势差。
b.将电子管安装在真空室内，并确保其密封良好，以防止气体干扰。
c.连接电子管的阳极和阴极到一个电流计和一个电压源，以便测量光电效应产生的电流。
2.光源准备：a.使用一种具有可调光强的光源，例如氢灯或激光器。
确保光源的波长范围包括可激发光电效应的金属材料的波长。
b.确定光源与电子管之间的距离，并保持稳定。
3.测量电流与光强的关系：a.将电压源调整为负电压，使得阴极与阳极之间的电势差足够大，以阻止电子从阴极发射到阳极。
b.逐渐增加光源的光强，同时记录电流计上的电流值。
c.对于每个光强值，重复多次测量，以提高数据的准确性和可靠性。
4.绘制电流与光强的关系曲线：a.将光强作为自变量，电流作为因变量，绘制电流与光强的关系曲线。
b.根据实验数据，可以观察到光强增加时电流的线性增加。
根据光电效应的基本方程，可以得到直线的斜率与普朗克常量的关系。
5.计算普朗克常量：a.根据测得的电流与光强的关系曲线，计算不同光强下的电流与光强的比值。
b.根据光电效应方程E=h*f-W，其中E表示光子的能量，h表示普朗克常量，f表示光的频率，W表示金属的逸出功函数。
通过绘制电流与光强比值与光强的关系图，斜率即可得到普朗克常量h的近似值。
需要注意的是，在实际操作中，可能会遇到一些误差和干扰因素，如杂散光、电路噪声等。
因此，在实验中需要尽量减小这些误差，并进行多次实验以获得更加准确的结果。
此外，确保实验设备的安全操作，遵守实验室规章制度，并采取适当的防护措施，如戴上安全眼镜和手套等。
普朗克常数的测定
普朗克常数的测定普朗克常数（Planck constant）是现代物理学中的一个基本常数，它与量子力学和光子能量有着密切的关系。
普朗克常数的测定对于理解量子力学和量子光学等领域有着重要的意义。
下面将详细介绍普朗克常数的测定方法及其相关概念。
普朗克常数是由德国物理学家马克斯·普朗克在研究黑体辐射时引入的。
在经典物理学中，黑体辐射的能量分布是连续的，但是普朗克发现，当考虑到量子效应时，能量分布会呈现离散的能级，这些能级之间的跃迁频率与能量成正比，比例系数即为普朗克常数。
普朗克常数的测定需要用到光子能量公式E=hν，其中 E 是光子的能量，h 是普朗克常数，ν 是光子的频率。
该公式表明，光子的能量与它的频率成正比，因此我们可以通过测量光子的频率来确定普朗克常数。
一种常用的测定普朗克常数的方法是通过测量光电效应实验中的光电子最大初动能。
光电效应是指光子与物质相互作用，使得物质吸收光子能量并释放出光电子的现象。
在光电效应实验中，当入射光的频率一定时，光电子的最大初动能随着光强度的增加而增加。
而当光强一定时，光电子的最大初动能随着入射光频率的增加而增加。
通过测量光电子的最大初动能和入射光的频率，可以求得普朗克常数。
在实际测定中，由于光强和频率的测量精度有限，因此需要进行一系列实验和测量以减小误差。
同时，普朗克常数与其他物理常数如电子质量、电荷量等有关，因此还需要进行相关常数的测量和计算以最终确定普朗克常数的值。
除了光电效应法外，还有其他方法可以用于普朗克常数的测定，例如光谱线精细结构法、原子光谱法等。
这些方法的基本原理都是通过测量光子的频率或能量来确定普朗克常数。
总之，普朗克常数的测定对于物理学的发展和应用都具有重要的意义。
它不仅是量子力学和量子光学等领域的基础常数之一，还涉及到许多其他物理学领域如粒子物理学、固体物理学等。
对于物理学家和相关领域的研究人员来说，掌握普朗克常数的测定方法并了解其物理意义是非常必要的。
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1.光电管的阴极采用逸出电位低的碱金属材料制成，这种材料即使在高真空也有易氧化的趋向，使阴极表面各处的逸出电势不尽相等。同时逸出具有最大动能的光电子数目大为减少。随着反向电压的增高，光电流不是陡然截止，而是较快降低后平缓地趋近零点。
2.阳极是用逸出电势较高的铂、钨等材料做成。本来只有远紫外线照射才能逸出光电子。但在使用过程中常会沉积上阴极材料，当阳极受到部分漫反射光照射时也会发生光电子。因为施加在光电管上的外电场对于这些光电子来说正好是个加速电场，使得发射的光电子由阳极飞向阴极，构成反向电流。
本实验采用的实验原理图见图1。一束频率为 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VKA（A接负极），它对光电子运动起减速作用。随着反向电压VKA的增大，到达阳极的光电子相应减少，光电流减少。当VKA＝ＵS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
实验时可以由电压表和电流表逐点读数，并根据测量数据做图。也可以由锯齿波发生器产生随时间连续增大的电压加在光电管上，这时光电流也是连续变化的。 将电流、电压量分别接在X-Y记录仪的Y端和X输入端（或计算机A/D转换器的输入端），就能自动画出光电管的伏安特性曲线。
由于暗电流和阳极电流的存在，准确地测量截止电压是困难的。一般采用下述两种方法进行近似处理：
【实验原理】
爱因斯坦从他提出的“光量子”概念出发，认为光并不是以连续分布的形式把能量传播到空间，而是以光量子的形式一份一份地向外辐射。对于频率为 的光波，每个光子的能量为 ，其中，h＝6.6261×10-34焦耳·秒，称为普朗克常数。
当频率为 的光照射金属时，具有能量h 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：
4.在以上基础上精确测量I随U变化的数据。
5.更换滤色片，选择其它波长，重复第2项和第3项实验内容。
6.做各波长I-U曲线，用“抬头点”确定Us点。
7.做Us—ν曲线，验证爱因斯坦公式。用作图法或最小二乘法求斜率并外推直线求截距，计算普朗克常数h、逸出功Ws和截止频率ν0。
8.用锯齿波发生器做电源，由X-Y记录仪（或计算机）绘图，进行第5项和第6项工作。
4.注意保持滤色片的清洁，但不要随意擦拭滤色片。
5.实验后用遮光罩罩住光电管暗盒，以保护光电管。
【数据表格】（画出数据表格，写明物理量和单位）
【数据处理及结果】
【讨论】
指导教师评语及成绩
【评语】
成绩：指导教师签名：
批阅日期：
3.暗盒中的光电管即使没有光照射，在外加电压下也会有微弱电流流通，称作暗电流。其主要原因是极间绝缘电阻漏电（包括管座以及玻璃壳内外表面的漏电）阴极在常温下的热电子辐射等。暗电流与外加电压基本上成线性关系。
由于以上原因，实测曲线上每一点的电流是阴极光电子发射电流、阳极反向光电子电流及暗电流三者之和。理想光电管的伏安特性曲线如图3的虚线所示，实际测量曲线如图中的实线表示。
光电效应实验仪原理见图4。常见的GDh-1型光电管阴极为Ag-Ｏ-K化合物，最高灵敏度波长为410±10nm。为避免杂散光和外界电磁场的影响，光电管装在留有窗口的暗盒内。
实验光源为高压汞灯，与滤色片配合使用，可以提供356.6，404.7，435.8，546.1，577.0nm五种波长的单色光。
由于光电流强度非常微弱，一般需要经过微电流放大器放大后才能读出。微电流放大器的测量范围10-8~10-13A，共分六档。光电管的极间电压由直流电源提供，电源可以从负到正在一定范围调节。
实验内容
【实验方案设计】（测量及调节方法）
1.按要求布置好仪器，打开微电流放大器的电源预20分钟。
2.罩好暗盒窗上的遮光罩，测量暗电流随电压的变化。
3.选择好某一波长的入射光，由－2V开始增加电压进行粗测。注意观察电流变化较大时对应的电压区间，细测时在此区间应内多取一些测量点，以减小描绘曲线时的误差。
eＵS＝ （2）
这时的反向电压ＵS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
（3）
式中h，e都是常量，对同一光电管 也是常量，实验中测量不同频率下的Us，做出Us—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Us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。
（பைடு நூலகம்）
这个方程称为爱因斯坦方程。这里Ｗs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 时，不能产生光电子。即存在一个产生光电流的截止频率 （ ）。
9.用移动光源位置或改变窗口大小的方法改变入射光的强度，观测Ws、ν0和饱和电流Is的变化。
实验中要注意如下事项：
1.汞灯打开后，直至实验全部完成后再关闭。一旦中途关闭电源，至少等5分钟后再启动。
2.注意勿使电源输出端与地短路，以免烧毁电源。
3.实验过程中不要改变光源与光电管之间的距离（第９项内容除外），以免改变入射光的强度。
实验普朗克常量的测定
实验人：学号：实验时间：
实验概述
【实验目的及要求】
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。
【仪器及用具】
高压汞灯、滤色片、光电管、微电流放大器（含电源）
1．若在截止电压点附近阴极电流上升很快，则实测曲线与横轴的交点（图3中的“1”点）非常接近于Us点。以此点代替Us点，就是“交点法”。
2．若测量的反向电流饱和很快，则反向电流由斜率很小的斜线开始偏离线性的“抬头点”（图3中的“2”点）电压值与Us点电压非常接近，可以用“抬头点”电压值代替Us点电压。