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。
大学物理实验报告-348-普朗克常量的测定-样例-V3
大学物理实验报告-348-普朗克常量的测定-样例-V3
一、实验目的
本实验的目的是通过旋光仪和自旋仪表测量双棱镜以确定普朗克常数K的值。
二、实验原理
普朗克（Planck）常数是一种物理常数，用来描述光在不同物质中的传播情况，是确
定物质的应变的依据。
普朗克常数K的大小取决于双棱镜的凹凸曲率半径和物质的折射率。
旋光仪是一种通过双棱镜产生旋光的设备，可以用来测量物质的折射率。
在使用武光
仪时，对双棱镜的凹凸曲率半径必须进行测量。
此外，还需要使用自旋仪表来测量双棱镜
的自旋，以确定普朗克常数K的值。
三、实验准备
材料：
1. 旋光仪
2. 双棱镜
3. 自动记录绘图仪（录象仪）
4. 自旋仪表
四、实验过程
1. 把双棱镜安装在旋光仪上。
确保双棱镜正确放置，并调整双棱镜的角度到旋光仪
的中心。
2. 通过计算棱线间距，测量凹凸曲率半径。
3. 通过录象仪，记录旋光的模式及强度，并且测量折射率。
4. 通过自旋仪表测量双棱镜的自旋，记录实验数据。
5. 利用实验数据及公式计算普朗克常数K的值。
五、实验结果
通过上述实验，我们计算得到普朗克常数K的值为6.89 × 10-25 KJ 分子⁻¹。
六、结论
本实验中，我们通过使用旋光仪和自旋仪表，成功测量了普朗克常数K的值。
实验结果与理论值（6.67 × 10-23 KJ 分子⁻¹）相符，说明实验实现的成功。
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：普朗克常量是量子力学的基础常数之一，它在描述微观世界中粒子行为的方程中起到了重要的作用。
测定普朗克常量的数值对于深入理解量子力学的基本原理以及应用于科学技术领域具有重要意义。
本实验旨在通过测量光电效应中的截止电压来确定普朗克常量的数值。
实验装置及步骤：实验装置主要由光源、光电管、电压源和电压测量仪器组成。
首先，将光源对准光电管，并通过电压源调节光电管的工作电压。
然后，通过改变光源的频率，测量在不同频率下光电管所能达到的最大电压。
最后，根据测得的数据，利用普朗克-爱因斯坦方程计算普朗克常量的数值。
实验原理：光电效应是指当光照射到金属表面时，光子能量足够大时，会引起金属表面电子的发射。
根据普朗克-爱因斯坦方程，光电效应中的最大动能E_k最大与光子的能量E成正比，即E_k最大= hν - φ，其中h为普朗克常量，ν为光子的频率，φ为金属的逸出功。
通过测量不同频率下的最大电压，可以得到光子的能量，从而计算出普朗克常量的数值。
实验结果及数据处理：在实验中，我们测得了不同频率下的最大电压，并记录了相应的光源频率。
接下来，我们将通过数据处理来计算普朗克常量的数值。
首先，我们可以绘制出最大电压与光源频率之间的关系曲线。
通过拟合曲线，我们可以得到最大电压与光源频率的线性关系，即V_max = kν - φ，其中k为比例常数。
根据普朗克-爱因斯坦方程，我们可以将该线性关系转化为V_max = hν - φ，从而得到普朗克常量h的数值。
接下来，我们利用线性回归分析的方法来确定比例常数k。
通过拟合曲线，我们可以得到斜率k的数值。
然后，根据斜率k和金属的逸出功φ的已知数值，我们可以计算出普朗克常量h的数值。
讨论与结论：通过实验测定和数据处理，我们得到了普朗克常量的数值。
与理论值进行对比，我们发现两者在误差范围内吻合，说明实验结果具有较高的准确性。
这一结果验证了普朗克-爱因斯坦方程的有效性，并为量子力学的研究提供了实验依据。
测定普朗克常数的方法
几种普朗克常数得测定方法摘要:普朗克常数h 就是20世纪初普朗克在研究黑体辐射时引入得,它通过h εν=把物质得粒子性与波动性联系到一起,就是体现量子规律性得一个标志性常数,在任何表达式中只要有普朗克常数得出现就必然意味着这一表达式得量子力学特征。
本文总结了几种常见得普朗克常数得测定方法,有光电效应法、X 射线连续谱短波限法、电子衍射法等,并分析了每种方法得优缺点。
一、 普朗克从黑体辐射计算所得普朗克为了凑合黑体辐射实验数据用拟合得方法猜得黑体辐射能量分布得分布公式: 33/8(,)1h kT h d E T d c e νπνννν=- (1)对(1)取极值得到: max 4.96ch T b k λ⋅== (2)其中b 为维恩常数由实验测得。
对(1)式从0到∞积分并利用斯特藩定律可得: 5432215k h c πσ= (3)其中σ为斯特藩- 玻尔兹曼常数,由实验确定,联立(2)式与(3)式可以得出346.5510h J s -=⨯⋅这就就是普朗克在1901年发表得普朗克常量,它只比现代值低1%。
二、 光电效应法爱因斯坦为了解释光电效应,提出了光电效应方程,当光射到金属表面时能量为h ν得光子被电子吸收。
电子把这能量得一部分用来克服金属表面对它得束缚,另一部分就就是电子表面离开它得动能。
mmE hE eVν=-Φ=(3)即,光子得能量hν减去电子在金属中得结合能Φ等于电子得最大动能mE,其中V就是截止电压。
将(3)式改写为:hVeν=-Φ测量不同频率下得截止电压,则Vν-图得斜率为he。
从而得到普朗克常数,1916年密立根就就是根据她自己测得得元电荷电量与光电效应得实验结果计算出普朗克常数为:346.5610h J s-=⨯⋅与现代公认得值相比误差为0、99%。
光电效应法测普朗克常数得优点就是实验装置以及表达式简单实验数据容易处理,因此就是大学物理实验中测普朗克常数得方法;缺点就是由于存在暗电流(电子得热运动及光电管漏电等原因使光阴极未受光照也会产生得电流)等原因,难以精确得测量截止电压,容易产生较大得系统误差。
普朗克常数的测定实验报告
普朗克常数的测定实验报告
普朗克常数的测定实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过实验，测定并计算普朗克常数，了解它的数值。
二、实验原理
普朗克常数（Planck constant）是物理学上最重要的基本常数之一，它的英文符号为h, 单位为J·s，表示一个光子的能量是普朗克常数的倍数。
它控制着物质与能量的转化，是物质世界基本结构的基础。
根据费米定律，其关系式如下：
E=hn
其中，E为光子的能量，n为振动频率（每秒多少次），h为普朗克常数。
三、实验项目
1. 实验用品：
衍射光栅、实验台、调节螺丝起子、放大器、高灵敏度电压表、偏光片、滤光片等。
2. 实验程序：
（1）安装衍射光栅，把衍射光栅放在实验台上，将衍射光栅和实验台固定在一起，然后调整衍射光栅的位置，以便能够得到一条直线的衍射谱线；
（2）使用调节螺丝起子来调节衍射光栅的位置，然后把实验台
上的衍射光栅对准偏光片，使其能够获得最大的光强度；
（3）将放大器和高灵敏度电压表连接，调节放大器至最大，并用滤光片将多余的光线滤掉；
（4）拆除偏光片，测量每个衍射谱线的电压值，记录下来；
（5）根据费米定律，计算普朗克常数的值；
（6）把实验结果和实验过程反馈给实验师，并根据他的指示进行改正和完善。
四、实验结果
通过实验，结果表明，普朗克常数的值为：6.626X10-34 J·s。
五、实验总结
通过本次实验，计算出了普朗克常数的具体值，可以说明普朗克常数是物理学中最重要的常数，对物质世界的基本结构有着十分重要的作用。
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。
普朗克常数的实验原理及方法
普朗克常数的实验原理及方法摘要：一、普朗克常数的定义及意义二、实验原理1.量子化现象2.黑体辐射3.能量子概念的提出三、实验方法1.基本实验装置2.实验数据的处理与分析3.普朗克常数的测定四、实验成果与应用1.量子力学的建立2.普朗克常数在现代科学研究中的重要性五、总结与展望正文：普朗克常数是一个物理学基本常数，它对于量子力学的发展具有重要意义。
本文将从普朗克常数的定义及意义、实验原理、实验方法、实验成果与应用等方面进行详细阐述。
首先，普朗克常数（Planck constant）是由德国物理学家马克斯·普朗克在1900年提出的一个物理常数，用符号h表示。
它代表了量子化的最小能量单位，即能量量子（energy quanta）。
普朗克常数的发现，标志着量子时代的来临，为量子力学的发展奠定了基础。
实验原理方面，普朗克常数的测定与量子化现象、黑体辐射等现象密切相关。
量子化现象是指物质微观世界的能量传递与转化是以最小能量单位（能量子）进行的。
黑体辐射实验则揭示了电磁辐射的能量分布规律，从而为普朗克常数的提出提供了实验依据。
在实验方法方面，研究人员设计了一种基本实验装置，用于测量不同频率光子的能量。
通过测量光子能量与频率之间的关系，可以得到普朗克常数的值。
实验数据的处理与分析过程中，科学家们采用了多种方法，如迈克尔逊-莫雷干涉仪、光电效应等，以提高实验精度。
实验成果方面，普朗克常数的测定对于量子力学的建立具有重要意义。
量子力学是一个描述微观世界规律的物理学分支，它改变了人们对物质的认识。
普朗克常数在现代科学研究中具有广泛的应用，例如在激光、半导体、核物理等领域。
总之，普朗克常数是一个具有重要意义的物理常数，它的发现与测定揭示了量子世界的奥秘。
随着科学技术的不断发展，普朗克常数在未来的科学研究中将继续发挥重要作用。
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。
测量普朗克常量的方法
测量普朗克常量的方法
有多种方法可以测量普朗克常量，以下是其中一些常见的方法：
1. 光电效应法：通过测量金属表面照射光子的最小能量，计算出光子的频率和普朗克常量。
2. 布拉格衍射法：使用X射线对晶体进行衍射，根据布拉格定律计算出晶格常数，从而推导出普朗克常量。
3. 核磁共振法：通过对核磁共振现象的研究，结合磁场和放射频率之间的关系，可以计算出普朗克常量。
4. 恒星辐射法：利用恒星辐射的光谱分析，计算出辐射频率和普朗克常量。
5. 经验公式法：利用经验公式和已知常量进行计算，如结合电子总能量公式和半径的表达式，计算出普朗克常量。
需要注意的是，以上方法都需要设备和技术的支持，所以并不是普通人能够进行的。
测定普朗克常数的方法
几种普朗克常数的测定方法扌商要：普朗克常数h是20世纪初普朗克在研究黑体辐射时引入的，它通过$ = /少把物质的粒子性和波动性联系到一起，是体现量子规律性的一个标志性常数，在任何表达式中只要有普朗克常数的出现就必然意味着这一表达式的量子力学特征。
本文总结了儿种常见的普朗克常数的测定方法，有光电效应法、X 射线连续谱短波限法、电子衍射法等，并分析了每种方法的优缺点。
一、普朗克从黑体辐射计算所得普朗克为了凑合黑体辐射实验数据用拟合的方法猜得黑体辐射能量分布的分布公式：E(v.T)dv =对（1）取极值得到：】T ch几max T = --- =b4.96/1 其中b为维恩常数由实验测得。
对（1）式从0到00积分并利用斯特藩定律可得:2丁F<y = ----15 /F L（3）其中"为斯特藩・玻尔兹曼常数，由实验确定，联立（2）式与（3）式可以得出//=6.55X10-34J-5这就是普朗克在1901年发表的普朗克常量，它只比现代值低1%。
二、光电效应法爱因斯坦为了解释光电效应，提出了光电效应方程，当光射到金属表面时能量为加的光子被电子吸收。
电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的束缚，另一部分就是电子表面离开它的动能。
E m = hv一①(3)即，光子的能量加减去电子在金属中的结合能①等于电子的最大动能瓦「J1111 Vo是截止电压。
将（3）式改写为：% = 2"一①e测量不同频率下的截止电压，则V-v图的斜率为e从而得到普朗克常数，1916年密立根就是根据他自己测得的元电荷电量和光电效应的实验结果讣算出普朗克常数为：/? = 6.56x10^7-5与现代公认的值相比误差为0.99%。
光电效应法测普朗克常数的优点是实验装置以及表达式简单实验数据容易处理，因此是大学物理实验中测普朗克常数的方法；缺点是由于存在暗电流（电子的热运动及光电管漏电等原因使光阴极未受光照也会产生的电流）等原因，难以精确的测量截止电压，容易产生较大的系统误差。
光电效应实验普朗克常量的测量
实验原理：
当高于某种金属“红限”频率ν0 的光，照在该金属表面后， 即刻就有光电子逸出金属表面。其基本规律如下：
(1)光电流与光强成正比；
(2)光电效应存在一个阀频率，
当入射光的频率低于某一阀
A
K
G
值ν时，不论光的 改变光源与暗盒的距离L或光阑孔，测
波长为577nm的I--V特性，重点测不同 光强下的饱和电流。
数据处理：
1. 在坐标纸上绘制不同频率入射光照射下光电
管的伏安特性曲线，用交点法找出不同频率
对应的截止电压Us。
用交点法找截止电压
IKA（10-11A）
25
20
15
10
5
-2.0
V
(3)光电子的初动能与光强无关，
E
但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，立即产生光电子。
光电效应方程：
1 mv2 2
h
ws
当加反向电压时，阻止光电子
运动，当光电流为零时，此时
A
K
G
G
所加反向电压Us被称为光电效
V
应的截止电压。
E
即：eUs –1/2mv2 =0
代入光电效应方程： eUs = hv – Ws
2. 主要包括：光电管及暗箱，汞灯光源，滤色片五 组，小孔光栅，微电流测量放大器。
3. 注意事项：
(1)滤色片避免污染，光源与暗盒距离30-40cm。
(2)微电流放大器必须充分预热(30分钟) ，先校零 点，再校准满度电流(-100uA) 。
(3)更换滤色片时，先遮住汞灯光源。
普朗克常数测量的实验
普朗克常数测量的实验一、实验仪器GD-4型智能光电效应（普朗克常数）实验仪（由光电检测装置和实验仪主机两部分组成）光电检测装置包括：光电管暗箱GDX-1,高压汞灯箱GDX-2；高压汞灯电源GDX-3和实验基准平台GDX-4。
二、实验目的1、通过实验深刻理解爱因斯坦的光电效应理论，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。
三、实验原理1、普朗克常数的测定根据爱因斯坦的光电效应方程：E=hv -W （1）PsW 是材料本身的属性，所以对于同一种材料W 是一样的。
当光子的能量hv<W 时不能产sss生光电子，即存在一个产生光电效应的截止频率v 0（v o =W/h ）实验中：将A 和K 间加上反向电压U KA （A 接负极）,它对光电子运动起减速作用.随着反向电压U n 的增加，到达阳极的光电子的数目相应减少洸电流减小。
当U M =U 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的作用。
即eU =EsP这时的反向电压叫截止电压。
入射光频率不同时，截止电压也不同。
将（2）式代入（1）式， 得hU=—（v 一v ）（3） s e 0（其中v =W /h ）式中h 、e 都是常量，对同一光电管v 也0s 0 是常量，实验中测量不同频率下的U ，做出U-v 曲线。
在ss （3）式得到满足的条件下，这是一条直线。
若电子电荷e ，由斜率k=h 可以求出普朗克常数h 。
由直线e（其中：Ep 是电子的动能，h 是光子的能量，v 是光 的频率，W 是逸出功，h 是普朗克常量。
）（2）上的截距可以求出溢出功W，由直线在v轴上的截距可以求出截止频率v。
如图（2）所示。
2、测量光电管的伏安特性曲线在照射光的强度一定的情况下，光电管中的电流I与光电管两端的电压U之间存在着一定的关系。
AK四、实验内容1、将仪器的连线接好；2、经老师确认后，接通电源预热仪器20分钟；3、熟悉仪器，进行一些简单的操作，并将仪器调零；4、普朗克常数的测定选定某一光阑孔径为①的光阑（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离L的情况下，选用不同滤色片（分别有人为400nm，430nm，460nm，490nm，520nm），调节光电管两端的电压U，使得光电管中的电流为0，将此时光电管两端的电压表示为U（称AKs为截止电压），将其记录下来；5、测量光电管的伏安特性曲线观察5条谱线在同一光阑孔径为①（记录其数值），在不改变光源与光电管之间的距离L（记录其数值）的情况下，改变光电管两端的电压U（范围在T〜50V），记录电压UAKAK 和对应的光电流I。
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。
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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。