普朗克常量的测定
普朗克常量测定实验报告
普朗克常量测定实验报告普朗克常量测定实验报告引言：普朗克常量是描述微观世界的基本物理常量之一，它在量子力学中具有重要的地位。
为了精确测定普朗克常量的数值，我们进行了一系列实验。
本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验装置、实验步骤以及实验结果的分析和讨论。
实验目的：本实验旨在通过测定光电效应中的截止电压和光频的关系，来间接测定普朗克常量的数值。
通过实验结果的分析，探索光电效应与普朗克常量之间的关系。
实验原理：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子受到光的激发后从金属表面逸出的现象。
根据经典物理学的观点，光的能量应该是连续分布的，而光电效应的实验结果却表明，当光的频率小于某个临界频率时，无论光的强度如何增大，都无法使电子逸出。
这一现象无法用经典物理学解释，而需要引入量子力学的概念。
根据光电效应的基本原理，我们可以得到一个公式：E = h*f - φ其中，E为光子的能量，h为普朗克常量，f为光的频率，φ为金属的逸出功。
当光子的能量大于金属的逸出功时，电子才能逸出金属表面。
当光的频率小于临界频率时，逸出功φ大于光子能量hf，因此电子无法逸出。
实验装置：本实验所使用的装置主要包括：光源、光电管、电压源、电流表、电压表、滤光片等。
光源产生可调节频率的单色光，光电管接收光信号并将其转化为电信号，电压源提供不同的电压，电流表和电压表用于测量电流和电压的大小。
实验步骤：1. 将光电管安装在实验装置上，并将电流表和电压表连接到光电管上。
2. 打开电源，调节电压源的电压，使得光电管中的电流保持稳定。
3. 使用滤光片调节光源的频率，记录光电管中的电流和电压的数值。
4. 重复步骤3，改变滤光片的种类和数量，记录相应的电流和电压数值。
5. 根据测得的电流和电压数值，绘制光电流和光电压的曲线。
实验结果分析：根据实验测得的数据，我们可以绘制光电流和光电压的曲线。
曲线的斜率与普朗克常量呈正比关系，通过计算斜率的数值，我们可以间接测定普朗克常量的数值。
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
利用光电效应测定普朗克常量一：实验目的1． 通过实验加深对光的量子性的了解。
2． 通过光电效应实验，验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量。
二：实验仪器智能光电效应仪由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管、智能实验仪构成。
实验仪有手动和自动两种工作模式，具有数据自动采集，存储，实时显示采集数据，动态显示采集曲线（连接计算机），及采集完成后查询数据的功能。
三：实验原理当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
所产生的电子，称为光电子。
光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。
1905年爱因斯坦依照普朗克的量子假设，提出了光子的概念。
他认为光是一种微粒—光子；频率为v 的光子具有能量ε=hv ，h 为普朗克常量。
根据这一理论，当金属中的电子吸收一个频率为v 的光子时，便获得这光子的全部能量hv ，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功W ，电子就会从金属中逸出。
按照能量守恒原理有：+=221mm hv υW （1）上式称为爱因斯坦方程，其中m 和m υ是光电子的质量和最大速度，1/2m2mυ是光电子逸出表面后所具有的最大动能。
它说明光子能量hv 小于W 时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率v 0=W/h ，称为光电效应的极限频率（又称红限）。
不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也是不同的。
我们在实验中将采用“减速电势法”进行测量并求出普朗克常量h 。
实验原理如图图1 图21所示。
当单色光入射到光电管的阴极K 上时，如有光电子逸出，则当阳极A 加正电势，K加负电势时，光电子就被加速；而当K 加正电势，A 加负电势时，光电子就被减速。
当A 、K 之间所加电压（U ）足够大时，光电流达到饱和值I m ，当U ≤-U 0，并满足方程eU 0=221m mv (2)时，光电流将为零，此时的U 0称为截止电压。
光电流与所加电压的关系如图2所示。
物理实验报告-普朗克常数测定
物理实验报告-普朗克常数测定
普朗克常数（Planck's constant）又称普朗克恒量，为物理学中重要的自然常数之一，用来衡量光子房间振动，反映着粒子所受辐射功率所占的微粒子质量。
它在20世纪
初被德国物理学家普朗克提出，为量子光学和量子力学提供了理论根据。
本次我们尝试通
过理论模型和实验数据，来测定普朗克常数的值。
实验原理：
普朗克常数是由其他自然常数的乘积来定义的，其公式为：
h=2πmkc
其中M为电子的质量，K为Boltzman常数（1.380 649×10 -23 J/K），c为光的速
度（2.998 817×108 m/s）。
实验实施：
实验API设备为全电子功率谱仪，电子振荡器，高度计，微米标尺等设备。
1. 用全电子功率谱仪，以9V稳定供电，调整范围至1-60kHz，改变输入频率，以观
察输出波形。
2. 调节电子振荡器，调节高度计，观察振荡器振荡次数，并以此得出普朗克常数的值：h=2πmKc/N
3. 使用微米标尺，测量两个振荡器的振荡状态，确定振荡频率的精确度。
4. 通过调节参数，得出普朗克常数的最终值。
实验结果：
本次实验我们得出的普朗克常数为：h=6.62×10 - 34J.s
并与参考值（h=6.626 070 040 81×10 - 34 J.s）进行了比较，实验数据与参考值
误差在可接受范围内，验证了实验的准确性。
总结：
本次实验通过理论模型和实验数据，成功地测定了普朗克常数的值。
无论是从理论模
型的精确性与正确性，还是从实验实施的通俗易懂性来看，本次实验都是一次成功的尝试。
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量子力学中的一个基本常数，它描述了光子能量和频率之间的关系。
测定普朗克常量的值对于深入理解量子力学的基本原理和应用具有重要意义。
本实验采用赫兹光电效应测定普朗克常量。
实验装置如下图所示：其中，U为电子由外面激光偏转而击中金属板时所受到的电压，I为电子射出的电流。
实验中使用了氢原子的紫外线光线，在光阑处通过滤色片限制了光的波长范围。
电子通过加速电压加速后，击中金属板时产生电流，对电流进行测量并通过计算U/I得到普朗克常量。
在实验中，先将暴露于空气中的电极进行氙灯处理，然后在真空中建立试验环境，并对电压和电流进行稳定调节。
接下来，使用光阑和滤色片将紫外线光线限制在一定范围内，将加速电压逐渐增加，记录每个电压下电子射出的电流。
由于金属中的自由电子可以吸收光子的能量，从而产生电子向外运动的动能，产生电子流。
根据量子力学理论，光子的能量与其波长有关，能量越高，波长越短。
因此，在紫外线波长范围内，光子的能量逐渐升高，电子射出功也随之升高。
实验中通过将电压和电流的数据绘制成图像，可以得到一条直线，直线截距为0时对应的电压即为金属的逸出功。
电压与光频率的比值就是普朗克常量，即h=4.14×10^-15 eV*s。
对于该实验，我们进行了多次实验的数据统计和计算，得到的普朗克常量值为h=4.15×10^-15 eV*s，与理论值相近。
实验误差主要来自于设备精度、气压、物质表面清洁等因素，可以通过提高仪器精度和环境控制来不断减小误差。
总之，本实验通过赫兹光电效应测定普朗克常量，为后续量子力学研究提供了重要的基础数据和实验方法。
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。
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的测定实验报告引言在物理学中，普朗克常量是一个重要的物理常数，它在量子力学的研究中起着关键的作用。
然而，测定普朗克常量并不是一项简单的任务，需要精密的实验设计和仪器。
本实验旨在通过测定光电效应中的最大动能来确定普朗克常量。
实验原理实验基于光电效应的原理。
光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的电子会被激发并从金属表面逸出。
根据经典物理学的预测，逸出的电子动能应与光的强度成正比。
然而，实验观测到的现象却与经典理论不符，只有当光的频率高于某个临界频率时，电子才能逸出金属。
实验步骤1. 实验装置的搭建搭建一个光电效应实验装置，包括光源、光电管、电路和测量仪器。
确保实验装置的稳定性和精确性。
2. 测量最大动能通过改变光源的频率，测量不同频率下光电管中逸出电子的最大动能。
使用电路和测量仪器记录和测量数据。
3. 数据处理和分析将测得的最大动能数据与光源频率进行对比，绘制出动能与频率的关系曲线。
根据实验数据，使用线性回归等方法拟合出最佳拟合直线。
结果与讨论根据实验数据和拟合直线，我们可以得到动能与频率之间的关系。
根据光电效应的理论，我们可以得到以下公式：E = hf - φ其中，E是逸出电子的最大动能，h是普朗克常量，f是光源的频率，φ是金属的逸出功。
由于逸出功φ是常数，因此我们可以通过测量最大动能和光源频率的关系，来确定普朗克常量的数值。
通过实验测得的数据和拟合直线，我们可以得到普朗克常量的估计值。
然而，由于实验误差和系统误差的存在，我们需要进行误差分析和不确定度的计算。
通过统计方法和实验数据的重复测量，我们可以得到普朗克常量的不确定度范围。
结论通过本实验，我们成功测定了普朗克常量的数值，并得到了该数值的不确定度范围。
这个实验结果对于量子力学的研究和应用具有重要的意义。
同时，本实验也展示了实验设计和数据处理的方法，对于物理学实验的学习和研究具有指导作用。
总结普朗克常量的测定是一项重要的物理实验，通过光电效应的原理和实验设计，我们可以测量最大动能和光源频率之间的关系，从而确定普朗克常量的数值。
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。
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利用光电效应测定普朗克常量
一：实验目的
1． 通过实验加深对光的量子性的了解。
2． 通过光电效应实验，验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常量。
二：实验仪器
智能光电效应仪由汞灯及电源，滤色片，光阑，光电管、智能实验仪构成。
实验仪有手动和自动两种工作模式，具有数据自动采集，存储，实时显示采集数据，动态显示采集曲线（连接计算机），及采集完成后查询数据的功能。
三：实验原理
当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
所产生的电子，称为光电子。
光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。
1905年爱因斯坦依照普朗克的量子假设，提出了光子的概念。
他认为光是一种微粒—光子；频率为v 的光子具有能量ε=hv ，h 为普朗克常量。
根据这一理论，当金属中的电子吸收一个频率为v 的光子时，便获得这光子的全部能量hv ，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的脱出功W ，电子就会从金属中逸出。
按照能量守恒原理有：
+
=
2
21m
m hv υW （1）
上式称为爱因斯坦方程，其中m 和m υ是光电子的质量和最大速度，1/2m
2
m
υ是光电子
逸出表面后所具有的最大动能。
它说明光子能量hv 小于W 时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率v 0=W/h ，称为光电效应的极限频率（又称红限）。
不同的金属材料有不同的脱出功，因而υ0也是不同的。
我们在实验中将采用“减速电势法”进行测量并求出普朗克常量h 。
实验原理如图
图1 图2
1所示。
当单色光入射到光电管的阴极K 上时，如有光电子逸出，则当阳极A 加正电势，K
加负电势时，光电子就被加速；而当
K 加正电势，A 加负电势时，光电子就被减速。
当A 、K 之间所加电压（U ）足够大时，光电流达到饱和值I m ，当U ≤-U 0，并满足方程
eU 0=22
1m mv (2)
时，光电流将为零，此时的U 0称为截止电压。
光电流与所加电压的关系如图2所示。
将式（2）代入式（1）可得
eU 0=hv -W
即 U 0=e
W v e
h - （3）
它表示U 0与v 间存在线性关系，其斜率等于h /e ，因而可以从对U 0与v 的数据分析中求出普朗克常量h 。
实际实验时测不出U 0，测得的是U 0与导线和阴极间的正向接触电势差U c 之差U 0ˊ，即测得的U 0ˊ是
U 0ˊ=U 0-U c
图1 图2
将此式代入式（3），可得
U 0ˊ=)
(e W U v e
h c
+- （4）
由于U c 是不随v 而变的常量，所以U 0ˊ与v 间也是线性关系. 测量不同频率光的U 0ˊ值，可求得此线性关系的斜率b ，由于 b=e
h
所以 be h = （5）
即从测量数据求出斜率b ，乘以电子电荷e （=1.602×10-19
C ）就可求出普朗克常量。
四：实验步骤
1：测试前准备
（1）将实验仪及汞灯电源接通（汞灯及光电管暗箱遮光盖盖上），预热20分钟。
（2）调整光电管与汞灯的距离为40cm 。
用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端（后面板上）连接起来（红—红，蓝—蓝）。
（3）将“电流量程”选择开关置于所选档位（测截止电压时处于10-13A 档，测伏安特性时处于10-10A 档），进行测试前调零。
实验仪在开机或改变电流量程后，都会自动进入调零状态。
调零时应将高低杠暗箱电流输出端K 与实验仪微电流输入端断开，旋转“调零”旋钮使电流指示为000.0。
调节好后，用专用电缆将电流输入连接起来，按“调零确认/系统清零”键，系统进入测试状态。
2． 测光电管的伏安特性曲线
将“伏安特性测试/截止电压测试”状态键切换到伏安特性测试状态。
“电流量程”开关拨至10-10A 档，并重新调零。
将直径4mm 的光阑及所选谱线的滤色片装在光电管暗箱光输入口上。
测伏安特性曲线可选用“手动/自动”两种模式之一，测量的最大范围为-1～50V ，自动测量时步长为1V ，仪器功能及使用方法如前所述。
记录所测U AK 及I 的数据到表二中，在坐标纸上作对应于以上波长及光强的伏安特性曲线。
3：测普朗克常量h 和测量截止电压U ：
（1）在测量各谱线的截止电压U 0时，可采用零电流法，即直接将各谱线照射下测得的电
流为零时对应的电压U AK的绝对值作为截止电压U0。
此法的前提是阳极反向电流、暗电流和本底电流都很小，用零电流法测得的截止电压与真实值相差较小。
且各谱线的截止电压都相差ΔU对U0～v曲线的斜率无大的影响，因此对h的测量不会产生大的影响。
（2）测量截止电压时，“伏安特性测试/截止电压测试”状态键应为截止电压测试状态。
“电流量程”开关应处于10-13A档。
（3）数据处理得到U—v
计算方法：K=U(0j)-U(0i)/ v(j)- v(i)。
从后四组数据中求出3个K，再取平均值。
求出K后，可用h=eK求出普朗克常量。
将实验值和公认值比较，计算相对误差E=h-h(0)/h(0)*100%,其中。