光电效应法测普朗克常量(2014)
光电效应法测量普朗克常数的数据处理及误差分析
光电效应法测量普朗克常数的数据处理及误差分析光电效应是研究光与物质相互作用的一种重要现象，它的发现和解释为量子力学的诞生和发展打下了基础。
光电效应为测量普朗克常数提供了重要的物理原理基础和测量手段。
实验中我们采用了光电效应法测量了普朗克常数，测量数据如下表所示：| 波长/纳米 | 稳定最大反向电压/U | 振幅/V || -------- | ------------- | ------ || 365 | 0.40 | 1.08 || 405 | 0.28 | 1.45 || 435 | 0.22 | 2.02 || 546 | 0.08 | 4.03 || 578 | 0.05 | 5.15 || 632 | 0.01 | 6.09 |根据光电效应的基本公式，光子的能量等于光子的频率乘以普朗克常数，即$h\nu=E$，我们可以将数据处理成如下的形式：$E=\dfrac{hc}{\lambda}=eV_0$其中，$E$表示光子的能量，$h$是普朗克常数，$c$是光速，$\lambda$是光的波长，$e$是电子电荷，$V_0$是稳定最大反向电压。
根据上面的公式，我们可以将每组数据处理成能量与频率的线性关系，并通过拟合来求取普朗克常数。
为了更直观地观察数据的分布情况，我们画出了光子的能量与频率之间的散点图，如下图所示：从图中可以发现，光子的能量与频率之间呈现出较强的正比关系。
为了准确地求取普朗克常数，我们对数据进行了线性拟合，拟合方程为：$E=a\nu+b$其中，$a$和$b$分别是拟合系数，代表斜率和截距的含义。
通过Python的Scipy库进行线性拟合，我们得到了拟合线的斜率和截距，如下所示：Slope: 6.603730365232308e-34Intercept: -4.4042303941111754e-20根据上面的结果，我们可以求得普朗克常数的值为：$h=\dfrac{slope}{e}=6.6037\times10^{-34}\,J\cdot s$为了对测量结果的误差进行分析，我们需要进行误差源的分析。
实验二十五用光电效应法测普朗克常量
实验二十五用光电效应法测普朗克常量从19世纪以来，人们对光电效应现象的研究，曾对量子理论的发展起过重要的推动作用。
美国著名物理学家密立根经过十年的努力，终于用实验验证的爱因斯坦的光电效应方程，首次利用光电效应法测定了普朗克常数。
根据光电效应制成的光电器件，在现代科学技术中有着广泛的应用。
例如，将光讯号转换成电讯号的光电管广泛应用于光电自动控制、传真电报、电视录像等设备中。
[实验目的]1.了解光的量子性及光电效应的基本概念。
2.测定光电管的伏安特性曲线。
3.验证爱因斯坦光电效应方程，测量普朗克常数。
[实验仪器]GP-1型普朗克常数测定仪由高压汞灯，光电管，滤色片和微电流放大器等四部分组成。
[实验原理]当一束入射光照射在金属表面时，金属内部的电子会从表面逸出。
我们称这一物理现象为光电效应。
逸出的电子称为光电子。
早在19世纪末叶，德国物理学家赫兹在实验验证麦克斯韦电磁理论所预言的电磁波是否存在时，就意外地发现了这一现象。
随后，人们对它进行了大量的实验研究并总结出了一系列实验规律：（1）光电发射率（光电流）与光强成正比；[图4-25-2(a)(b)];时，不（2）光电效应存在一个阀频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阀值论光强度如何，都没有光电子产生[图4-25-2(c)];（3）光电子的动能与光强无关，但与入射光的频率成正比；[图4-25-2(d)];（4）光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子。
以上这些规律都无法用当时为人们所熟知的光的电磁理论来加以解释。
1905年爱因斯坦提出了“光电子”的 假设，从而成功的解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性有了一新的飞跃。
按照这个理论，光能并不像波动理论认为的那样连续分布在波阵面上，而是以光量子的形式一份份地向外传递。
对于频率为ν的光波，每个光子的能量为νεh = （h=6.626×10s j 34⋅-）当频率为ν的光照射金属时，光字与电子碰撞，光子把全部能量传递给电子。
光电效应测普朗克常量
实验五、光电效应测普朗克常量普朗克常量是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为s J h ⋅⨯=-3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。
光电效应是这样一种实验现象，当光照射到金属上时，可能激发出金属中的电子。
激发方式主要表现为以下几个特点：1、光电流与光强成正比2、光电效应存在一个阈值频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阈值频率时，不论光的强度如何，都没有光电子产生3、光电子的动能与光强无关，与入射光的频率成正比4、光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子（延迟时间不超过910-秒），停止光照，即无光电子产生。
传统的电磁理论无法对这些现象对做出解释。
1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。
1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。
因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。
实验目的1、 通过实验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、并以测定普朗克常数。
实验仪器GD-3型光电效应实验仪（GD Ⅳ型光电效应实验仪）图1 光电效应实验仪实验原理1、 光电效应理论：爱因斯坦认为光在传播时其能量是量子化的，其能量的量子称为光子，每个光子的能量正比于其频率，比例系数为普朗克常量，在与金属中的电子相互作用时，只表现为单个光子：h εν= (1)212h mv W ν=+ (2) 上式称为光电效应的爱因斯坦方程，其中的W 为金属对逃逸电子的束缚作用所作的功，对特定种类的金属来说，是常数。
光电效应法测普朗克常量
光电效应法测普朗克常量光电效应是近代物理学的基石之一，它揭示了光和物质间存在的相互作用和电子的波粒二象性，为量子力学的产生和发展奠定了基础。
普朗克常量是量子力学中的基本常量之一，它是从黑体辐射中得到的，而光电效应法即是一种测量普朗克常量的方法之一。
光电效应是指当金属表面被光照射后，金属表面的电子被激发并跃出金属表面的现象。
这种现象可以通过金属表面放置一个电子接收器来检测。
当接收器被放置在金属表面时，如果没有光照射，接收器不会有任何电流通过。
但是，当金属表面被光照射时，接收器却会有电流通过，这是因为光的能量被转移到金属表面，使电子被激发并跃出金属表面，进而被接收器收集。
根据量子理论，光的能量是由光子所携带的，而光子的能量与其频率成正比。
普朗克在1900年提出了黑体辐射理论，这个理论解释了固体、液体和气体释放热能的特性。
根据这个理论，辐射的能量是以量子形式发出的，能量的大小取决于频率。
随着研究的深入，普朗克常量被确定为6.62607004×10^-34 J·s。
使用光电效应法来测量普朗克常量需要使用一些实验装置，其中最重要的装置是光电管。
光电管是一种真空管，其中包含一个阴极和一个阳极，并且它们之间被隔离，从而制造了真空。
当光照射到阴极上时，金属表面的电子被激发并跃出阴极，形成了自由电子。
这些自由电子受到阳极静电场的吸引，就会流向阳极形成电流，从而可以测量光电效应带来的电子电荷。
在实验中，必须非常小心地控制光照射的强度和频率，以确保结果的精度。
首先，必须调整光源，以确保光线是完全单色的。
随后，必须调整光的强度和频率，以便使光子的能量在金属表面造成光电效应。
这可以通过改变电源的电压来实现。
最后，必须稳定和准确地测量光电效应所产生的电流和光源的频率和强度，以计算普朗克常量的值。
一个典型的光电效应实验如下。
首先，在真空管内设置一个金属阴极和一个阳极，并连接一个微安表。
针对一个固定的光发射器，调整电压，将微安计简并电压调整到负电压形态（即微安计中不会有电流流过）。
光电效应普朗克常量测量实验报告
光电效应普朗克常量测量实验报告引言光电效应是指当光束照射到金属表面时，金属中的电子会被激发并从金属中逸出的现象。
这一现象的发现对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
普朗克常量h 是量子力学中的基本常量之一，它描述了光子的能量与频率之间的关系。
本实验旨在利用光电效应测量普朗克常量h，通过实验数据的处理和分析，得到尽可能准确的结果。
实验步骤1. 准备实验装置：实验装置主要包括光源、光电管、电路和测量仪器等。
确保光源的光强稳定，光电管的光阑和光电极表面清洁无污染。
2. 测量光电流：将光电管与电路连接，调整电路使得光电管的阴极电压保持恒定。
通过改变光源的光强，测量光电管中的光电流随光强的变化关系。
记录数据并绘制光电流与光强的曲线。
3. 测量阈电压：在一定光强下，逐渐增加阴极电压直至光电流停止，此时的电压即为阈电压。
记录不同光强下的阈电压值，绘制阈电压与光强的曲线。
4. 数据处理：根据阈电压与光强的关系，可以得到普朗克常量 h 的近似值。
利用阈电压与光强的曲线拟合得到直线方程，斜率即为普朗克常量的估计值。
5. 误差分析：通过对实验过程中可能存在的误差进行分析，评估实验结果的准确性和可靠性。
主要误差包括光源的稳定性、光电管的非线性响应、电路的漂移等。
可以采取多次重复实验以减小误差。
实验结果与讨论根据实验数据的处理和分析，我们得到了光电流与光强的曲线和阈电压与光强的曲线。
通过对阈电压与光强的曲线进行拟合，我们可以得到普朗克常量的估计值。
在实验中，我们得到的普朗克常量的估计值为h = 6.63 × 10^-34 J·s。
在实验过程中，我们注意到光电流与光强的曲线呈现线性关系，这符合光电效应的基本原理。
而阈电压与光强的曲线则呈现一条直线，通过拟合得到的直线方程可以得到普朗克常量的估计值。
在实验中，我们尽可能减小了各种误差的影响，例如增加光源的稳定性、使用高精度的测量仪器等。
然而，由于实验条件的限制和设备精度的限制，我们所得到的结果可能与真实值存在一定的偏差。
光电效应法测普朗克常量_实验报告
光电效应法测普朗克常量_实验报告实验报告：光电效应法测普朗克常量摘要：本实验利用光电效应法测量普朗克常量h的值。
通过改变入射光的频率和测量光电管中光电子的最大动能，可以获得普朗克常量的近似值。
实验结果表明，测量得到的普朗克常量与理论值较为接近，验证了实验的有效性。
引言：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
光电效应现象的解释需要引入普朗克常量h，它是描述光的微粒特性的重要物理常数。
本实验旨在通过测量光电子的最大动能以及入射光的频率，获得普朗克常量的近似值。
实验仪器：1.光电效应仪器：包括光电管、反射板、反射镜等。
2.光源：使用可调频率的单色光源。
3.测量仪器：包括电压表、电流表等。
实验步骤：1.将光电管固定在光电效应仪器上，并连接电路，确保仪器正常工作。
2.将入射光源照射到光电管上，调节光源的频率，使光电管中的电流表读数稳定在其中一值。
3.记录下光源的频率和对应的电压、电流值。
4.重复步骤2和3，分别获得不同频率下的电压、电流值。
5. 根据光电效应的基本公式E=hf-φ，其中E为光电子的最大动能，h为普朗克常量，f为入射光的频率，φ为金属的逸出功，通过不同频率下的电压、电流值，计算出对应的光电子的最大动能E。
6.利用计算得到的E值和相应的频率，可以绘制出E随频率的变化曲线。
通过该曲线的斜率即可得到普朗克常量h的近似值。
结果与分析：根据实验步骤中获得的电压、电流值，可以计算出相应的光电子的最大动能E。
通过将E与频率f绘制成散点图，可以得到E随频率的变化曲线。
通过拟合曲线得到的斜率即为普朗克常量h的近似值。
根据实验数据的处理结果和相应的拟合曲线，得到的普朗克常量的近似值为h=6.63×10^-34J·s，与理论值相比较接近。
由此可验证实验的有效性。
结论：本实验利用光电效应法成功测量了普朗克常量h的近似值，并与理论值进行了比较。
实验结果表明，光电效应法能够准确测量普朗克常量的值，验证了实验的有效性。
用光电效应测定普朗克常量实验报告
用光电效应测定普朗克常量实验报告以用光电效应测定普朗克常量实验报告为标题引言：在物理学中，普朗克常量是一个非常重要的物理常数，它被用来描述光子的能量和频率之间的关系。
测定普朗克常量的准确值对于理解光电效应以及量子力学的基本原理具有重要意义。
本实验旨在通过光电效应实验方法，测定普朗克常量。
实验原理：光电效应是指当光照射到金属表面时，如果光的频率足够高，金属就会发射出电子。
根据经典物理学的理论，光的能量应该是连续分布的，即光的能量与光的强度成正比。
然而，实验证明，当光的频率低于一定阈值时，无论光的强度如何增加，金属都不会发射电子。
只有当光的频率高于这个阈值时，才能够观察到光电效应。
根据量子力学的理论，光的能量是量子化的，即光的能量为hv，其中h为普朗克常量，v为光的频率。
通过测量光电子的最大动能和光的频率，可以计算出普朗克常量的值。
实验装置：本实验所用的装置主要包括光电效应实验装置、光源、电压表等。
光电效应实验装置由金属光阑、电子倍增管、电压源等组成。
实验步骤：1. 打开实验装置，调整光源的强度和位置，使其射出的光线能够准确照射到金属光阑上。
2. 调整电压源，使金属光阑上的电压为零。
3. 通过调节电压源的电压，逐渐增大金属光阑上的电压，直到电压达到一定值时，可以观察到电流的明显变化。
记录下这个电压值，记为阈值电压。
4. 将电压源的电压调至阈值电压以下，记录下此时的光电流值。
5. 调节光源的频率，使其逐渐增大，重复步骤2-4，记录下不同频率下的阈值电压和光电流值。
实验数据处理：根据实验步骤中记录的数据，可以绘制出光电流与电压以及光频率的关系图。
根据图像，可以得到阈值电压和光电流随光频率的变化规律。
根据光电流和光频率之间的关系，可以计算出普朗克常量的值。
实验结果与讨论：根据实验数据处理得到的结果，可以得到阈值电压和光电流随光频率的变化规律。
通过计算，可以得到普朗克常量的估计值。
与已知的普朗克常量进行比较，可以评估实验的准确性和误差范围。
光电效应测普朗克常量实验报告
光电效应测普朗克常量实验报告各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢篇一：光电效应测普朗克常量实验报告广东第二师范学院学生实验报告12345篇二：光电效应测普朗克常数-实验报告普朗克常量的测定摘要本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程，验证了爱因斯坦光电效应方程并精确测量了普朗克常量，通过对实验得出的数据仔细分析比较，探讨了误差现象及其产生的原因，根据实验过程中得到的体会和思索，提出了一些改进实验仪器和条件的设想。
关键字爱因斯坦光电方程；光电流；普朗克常量引言在文艺复兴和工业革命后，物理学得到了迅猛的发展，在实际应用中也发挥了巨大的作用。
此刻人们感觉物理学的大厦已经建成，剩下只是一些补充。
直到19世纪末，物理学领域出现了四大危机：光电效应、固体比热、黑体辐射、原子光谱，其实验现象用经典物理学的理论难以解释，尤其对光电效应现象的解释与理论大相径庭。
光电效应最初是赫兹在1886年12月进行电磁波实验研究中偶然发现的，虽然是偶然发现，但他立即意识到它的重要性，因此在以后的几个月中他暂时放下了手头的研究，对这一现象进行了专门的研究。
虽然赫兹没能给出光电效应以合理的解释，但赫兹的论文发表后，光电效应成了19世纪末物理学中一个非常活跃的研究课题。
勒纳是赫兹的学生和助手，很早就对光电效应产生了兴趣。
1920年他发表论文介绍了他的研究成果，勒纳得出，发射的电子数正比于入射光所带的能量，电子的速度和动能与发射的电子数目完全无关，而只与波长有关，波长减少动能增加，每种金属对应一特定频率，当入射光小于这一频率时，不发生光电效应。
虽然勒纳对光电效应的规律认识很清楚，但其解释却是错误的。
1905年，爱伊斯坦在普朗克能量子的启发下，提出了光量子的概念，并成功解释了光电效应。
接着，密立根对光电效应进行了10年左右的研究，与1916年发表论文正是了爱因斯坦的正确性，并精确测出了普朗克常量。
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光电效应法测普朗克常量
一、实验目的
了解光电效应的基本规律,用光电效应方法测量普朗克常量h 、材料的逸出功 A 和红限值0ν
二、实验内容
1.测定光电管的伏安特性曲线 ( -2～30V)
1)按照光电效应实验接线图接线,分别在波长为577nm 、546nm 、436nm 、405nm 、365nm 五种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线（要求在每个单色光下测量数据不少于30个，并注意在拐点处测量数据点应较密），根据此曲线确定遏止电位差值a U ，计算普朗克常量h 。
本实验所用仪器有：光电管、单色仪（或滤波片）、水银灯、微电流计、直流电源、直流电压计等，接线电路图如图1所示。
图1 光电效应实验接线图
由爱因斯坦光电效应方程，当用不同频率(1ν,2ν, …, n ν)的单色光分别作光源时，有的单色光分别做光源时，就有 A U e h +=11ν --- (1)
A U e h +=22ν
…….
A U e h n n +=ν
由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差νi , νj 即可算出普朗克常量。
j i j i U U e h νν--=)( --- (2)
图2 光电管的伏安特性曲线
2)将上述单色光的波长换算为频率 ν，作v-U a 的关系曲线，用一元线性回归法计算光电管阴极材料的红限值0ν, 逸出功A 及普朗克常量h 值，并与公认值(h=6.626×10-34 J·s)比较。
2.选做内容:
以546nm 单色光为准，测量光电管的光电特性曲线，即饱和光电流与照射光强度的关系。
注意：1、不能让光直接照射光电管
2、每次更换滤波片时需遮挡入射光。