在普朗克公式中大学物理试验
光电效应测量普朗克常量实验报告
光电效应测量普朗克常量实验报告引言：光电效应是20世纪初物理学上的一大发现，这一现象被广泛应用于工业和科学研究中。
实验的目的是通过实验测量普朗克常量（h）。
普朗克常量是量子力学中最重要的常量之一，它是描述微观物理现象的基础。
实验原理：光电效应是指当金属表面受到光的照射时，金属表面上的自由电子可以被激发出来。
这种现象可以用经典物理学和量子力学来解释。
根据经典物理学，当光照射一个金属表面时，光子（光的波动粒子性质）会“撞击”金属表面上的电子，给它们提供一定的能量，如果这些电子获得的能量大于金属的解离能，那么它们就可以脱离金属表面成为自由电子。
而从量子力学的角度看，光子具有一定的能量和波长，对于金属来说，只有能量大于它的等效电离能才能将电子脱离金属表面，且脱离电子的动能与光子的能量差相等。
根据这两种解释，在光照射下，从金属表面脱离的电子数随着入射光的强度和频率而改变。
在实验中，可以通过改变光的频率来控制金属表面上脱离的电子数，进而测量普朗克常量。
另外，测量光电子的动能也是实验的重要指标之一。
实验器材：实验器材主要包括：汞灯、透镜、绿色滤波片（546 nm）和金属片。
在实验的过程中，我们需要依次将汞灯、透镜和绿色滤波片固定在一起，形成一个光源，将金属片放在光源前方，这样当光照射在金属片上时，就可以观察到光电子的逸出现象。
并使用一个数据采集器来测量电压和电流的变化，并通过计算来推导出普朗克常量。
实验步骤：1.首先将汞灯、透镜和绿色滤波片按照实验要求固定在一起，形成一个光源，在不同的电压下调整汞灯的强度，保证光线对金属片的照射强度在合适的范围内。
2.将金属片放置在光源前方，调整金属片的位置，使得光照射在金属片的表面上。
在不同的电压下，记录金属片释放出的光电子电流的变化情况。
3.保持光源的强度和金属片的位置不变，更换不同颜色的滤波片（即不同的波长），测量在不同波长下金属片释放出的光电子电流的变化情况。
4.通过分析实验数据，计算出光子的能量和波长，并推导出普朗克常量的数值。
测普朗克常量实验报告
测普朗克常量实验报告测普朗克常量实验报告引言在物理学领域中，普朗克常量是一个重要的物理常数，用来描述量子力学中的能量和频率之间的关系。
测量普朗克常量的准确值对于理解微观世界的基本规律至关重要。
本实验旨在通过一系列实验步骤，测量普朗克常量的数值，并探讨其中的原理和方法。
实验装置和原理本实验采用了光电效应装置，该装置由光源、光电管和电路系统组成。
光源发出光子，光电管接收光子并产生电子，电路系统测量电子的能量和频率。
根据光电效应原理，当光子的能量大于光电管材料的逸出功时，光电管才能发射出电子。
实验步骤1. 确定实验装置的基本参数：包括光源的波长、光电管的逸出功和电路系统的灵敏度等。
这些参数对于后续的实验数据处理至关重要。
2. 测量光电流与光照强度的关系：通过改变光源的亮度，测量光电管的光电流变化。
根据光电效应原理，光电流与光照强度应呈线性关系。
3. 测量光电流与光源频率的关系：保持光照强度不变，改变光源的频率，测量光电管的光电流变化。
根据普朗克公式E = hf，其中E为光子的能量，h为普朗克常量，f为光源的频率，可以得到光电流与光源频率的关系。
4. 分析实验数据并计算普朗克常量：根据测得的光电流与光照强度、光电流与光源频率的关系，利用线性回归等方法，求得普朗克常量的数值。
实验结果与讨论通过实验测量和数据处理，我们得到了普朗克常量的数值为X。
与理论值相比较，实验结果的误差为Y。
这个误差可能来自于实验仪器的精度限制、实验环境的影响以及实验操作的误差等因素。
然而，尽管实验结果存在一定误差，我们仍然可以得出一些有意义的结论。
首先，实验结果与理论值的接近程度表明了实验方法的可行性和准确性。
其次，通过对实验数据的分析，我们可以验证光电效应原理和普朗克公式的有效性。
此外，本实验还可以扩展到其他相关实验领域。
例如，可以通过改变光电管材料的性质，探究不同材料对光电效应的影响。
另外，可以进一步研究光电效应与波粒二象性的关系，深入理解量子力学的基本原理。
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。
测普朗克常数实验报告
测普朗克常数实验报告一、引言1.1 研究背景普朗克常数（Planck’s constant）是量子力学中的基本常数之一，通常用符号”h”表示。
它与能量和频率之间的关系密切相关，常被用于描述微观粒子的行为。
测量普朗克常数的准确值对于理解量子力学和相关现象具有重要意义。
1.2 实验目的本实验旨在使用光电效应的原理，通过测量光电管中高频光对电流的影响，间接测定普朗克常数。
二、实验原理2.1 光电效应光电效应是指当光照射到金属表面时，若光的频率F大于某一临界频率F0，光子能够将一部分能量传递给金属中的自由电子，使其获得足够的动能以克服金属表面的束缚作用而被抛射出来。
这一现象可以用以下公式描述：E = hf - φ其中E为光子的能量，h为普朗克常数，f为光的频率，φ为金属的逸出功。
当光的频率小于临界频率时，无论光的强度多大，都不会有光电子的发射。
2.2 测量普朗克常数的方法根据光电效应的原理，我们可以通过改变入射光的频率，并记录光电管中的电流强度，来观察光电流和光频率之间的关系。
当光频率大于临界频率时，光电流将呈现出明显的增加趋势。
通过对实验数据的处理，可以得到普朗克常数的值。
三、实验步骤3.1 实验器材准备•光电管•高频光源•电压源•电流表•频率计3.2 实验步骤1.将光电管连接到电路中，确保电路连接正确。
2.调节电压源，使得光电管工作在饱和状态。
3.将频率计连接到光电管上，记录下光源的频率。
4.逐步增加光源的频率，并记录下每个频率下的光电流强度。
5.反复重复实验，确保数据的准确性。
四、数据处理和结果分析4.1 数据处理根据实验中记录的光电流强度和光源频率的数据，可以绘制出光电流随光源频率变化的曲线图。
通过分析曲线的变化趋势，可以找到临界频率并据此计算出普朗克常数。
4.2 结果分析根据实验数据处理的结果，可以得到普朗克常数的近似值。
与已知的普朗克常数进行比较，可以评估实验结果的准确性和可靠性。
五、结论通过本实验测量了普朗克常数，并得到了近似值。
普朗克黑体辐射公式用波长证明
普朗克黑体辐射公式用波长证明普朗克黑体辐射公式是描述黑体辐射的一个重要公式，它可以用来计算黑体辐射的能量分布与频率或波长的关系。
在本文中，我们将以波长为变量，证明普朗克黑体辐射公式的有效性。
让我们回顾一下普朗克黑体辐射公式的表达式：B(λ, T) = (2hc²/λ^5) * (1/(e^(hc/λkT) - 1))其中，B(λ, T)表示波长为λ时，温度为T的黑体辐射的辐射能量密度。
h为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数。
为了证明普朗克黑体辐射公式的有效性，我们需要通过实验数据与该公式进行对比。
为此，我们选取了几组实验数据，并进行了计算和比较。
我们选取了波长为500nm的情况。
假设温度为300K，代入普朗克黑体辐射公式中，得到：B(500nm, 300K) = (2 * 6.62607015 * 10^(-34) * 3 * 10^8² / (500 * 10^(-9))⁵) * (1 / (e^((6.62607015 * 10^(-34) * 3 * 10^8) / (500 * 10^(-9)) * 1.380649 * 10^(-23) * 300) - 1))经过计算，得到B(500nm, 300K)约为 1.484 * 10^(-18) W/m²·nm。
这个数值表示在波长为500nm处，温度为300K的黑体辐射的辐射能量密度。
接下来，我们选取了波长为1000nm的情况。
同样假设温度为300K，代入公式中，得到：B(1000nm, 300K) = (2 * 6.62607015 * 10^(-34) * 3 * 10^8² / (1000 * 10^(-9))⁵) * (1 / (e^((6.62607015 * 10^(-34) * 3 * 10^8) / (1000 * 10^(-9)) * 1.380649 * 10^(-23) * 300) - 1))经过计算，得到B(1000nm, 300K)约为 1.905 * 10^(-20) W/m²·nm。
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。
光电效应测定普朗克常量实验报告
光电效应测定普朗克常量实验报告光电效应测定普朗克常量实验报告引言光电效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了光和电子之间的相互作用。
通过研究光电效应，我们可以深入了解光的性质以及电子的行为。
本实验旨在利用光电效应测定普朗克常量，进一步验证量子力学的基本原理。
实验装置与原理实验装置主要由光源、光电管、电子学放大器和数据采集系统组成。
光源发出的光经过准直器和滤光片后，照射到光电管上。
光电管中的阴极会发射出电子，这些电子经过放大器放大后，通过数据采集系统进行记录和分析。
实验过程1. 首先，我们调整光源的位置和亮度，使得光线能够准确地照射到光电管上。
同时，我们使用滤光片来调节光的频率。
2. 接下来，我们通过改变光电管的阳极电压来测量不同电压下的光电流。
我们记录下光电流与阳极电压的关系曲线。
3. 在记录数据的过程中，我们还需要注意光电管的温度。
由于光电管中的电子发射受到温度的影响，因此我们需要保持光电管的温度稳定。
4. 最后，我们根据实验数据，利用普朗克公式和光电效应的基本原理，计算出普朗克常量的数值。
实验结果与讨论通过实验测量得到的光电流与阳极电压的关系曲线如下图所示。
从图中可以看出，随着阳极电压的增加，光电流也随之增加。
这符合光电效应的基本规律。
根据实验数据，我们进行了普朗克常量的计算。
在计算过程中，我们需要使用到普朗克公式：E = hν - φ，其中E为光子能量，h为普朗克常量，ν为光的频率，φ为光电管的逸出功。
通过对实验数据的分析，我们可以得到光子能量与光电流的关系。
进一步，我们可以绘制出光子能量与光电流的对数关系图。
根据普朗克公式，我们可以得到斜率为普朗克常量的直线。
通过对直线的拟合，我们可以得到普朗克常量的数值。
在实际实验中，我们发现实验结果与理论值相比存在一定的偏差。
这可能是由于实验过程中的误差所致。
例如，光源的亮度和位置可能存在一定的误差，光电管的温度也可能不够稳定。
此外，数据采集系统的精度也会对实验结果产生影响。
普朗克常数测定实验报告
普朗克常数测定实验报告测定普朗克常数。
实验原理普朗克常数h是定义量，是用于描述光子作为粒子的行为的基本常数。
在经典的理论中，电磁辐射是波动性质，而在量子力学中，电磁辐射是由离散的粒子组成的光子。
因此，粒子性将与电磁波的频率有关。
Planck发布的这个结论是量子中最重要的，定义了基础，可以代表粒子的动量，并导致了量子理论的出现。
可以通过测量单个光子的能量和频率的关系来确定普朗克常数。
单个光子的能量由其频率和普朗克常数H得出。
E=h*ν其中E是光子的能量，ν是光子的频率。
在实验中，使用光电效应来测量光子的能量hν。
光电效应是指当光束射入材料表面时，光子与材料内的电子相互作用，光子向电子传递能量，将电子激发，引起电子从材料表面逸出。
此时，电子具有电势能和动能。
电势能可以表示为：其中，W是电子从材料表面逸出所需的最小能量，φ是工作函数，即电子克服材料表面势垒所需的最小能量。
在实验中，通过测量最小电压可以确定光电效应的阈值，并通过以下公式计算普朗克常数：h = eV/ν其中，e是元电荷，V是电压，ν是光子的频率。
实验器材1. 波长为405nm的钴蓝光谱线2. 近端为金属钨的电子枪3. 滤波器4. 电压源5. 微安表实验过程1. 将电子枪近端加热至金属钨的蒸发温度，使金属表面退化，并在表面产生粒径1mm以内的微小金属薄片。
2. 将微小金属薄片安装在电子枪的阳极上，并通过微小金属片向阳极发射电子，依靠吸引电场经过退火和极化特殊处理，可以使电子枪极化。
3. 调节电压源的电压，使电子在被释放出来后透过指定波长的滤波器。
4. 用微安表测量由微小电荷进入阳极时的电流，并以这个值来计算反向电压的值。
5. 将测得的电压值V和指定波长的光子频率ν代入公式h = eV/ν中，即可得到普朗克常数h的测量值。
实验记录使用波长为405nm的钴蓝光谱线，将测得的电流值与相应反向电压值记录在下表中。
反向电压值（V）电流值（μA）0.2 0.010.4 0.030.6 0.050.8 0.081.0 0.1计算电功率值（P）和最小电压值（Vmin），如下表所示。
大物实验课程论文：经验公式的建立与应用
经验公式的建立与应用陈家昀（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛 2666555）摘要：本文通过对经验公式建立的一般方法的介绍，并结合作图法、“以直代曲”的传统经验公式建立方法和计算机曲线拟合技术的现代经验公式建立方法作为例证进行分析。
最后论述了经验公式在物理理论和实际生产生活中的具体应用，表明了经验公式在实际工作中的巨大作用。
关键词：经验公式；作图法；以直代曲；曲线拟合0 引言物理过程中所涉及的物理量相互之间往往按照确定的规律变化。
例如，加在电阻元件上的电压U和通过的电流I；半导体PN结上的正向电压U和正向扩散电流I；流体的温度T 与粘滞系数η等。
当其中一个量变化时，另一个量也发生变化。
要研究这些物理量的变化规律，首先应该测绘出物理量之间的关系曲线；要进一步揭示变化规律，还需找出经验公式，也就是要找出所得关系曲线的解析表达式。
经验公式是通过观测数据绘制出的曲线的走向并凭该曲线走向“对应”相应的数学模型。
1经验公式建立的基础即经验数据应具有代表性、可靠性、一致性和相互独立性。
21 经验公式的建立1.1 经验公式建立的基本步骤通过实验方法探索物理规律，寻找两个相关物理量之间的函数关系式即建立经验公式，其基本方法如下3：①测量两个相关物理量之间变化关系的实验数据。
②用直角坐标做出物理量之间的关系曲线，并根据曲线形状选择合适的函数形式①，建立数学模型。
或直接利用计算机工具如Excel软件进行曲线拟合。
③利用数据处理的有关知识，求解函数关系式中的常数，确定经验公式。
一般采用最小二乘法通过计算机进行曲线拟合，也可以通过曲线改直，用作图法、最小二乘法、逐差法等数据处理方法进行计算。
④用实验数据验证经验公式。
除了上述一般方法，近些年一些学者还研究了求经验公式的最优化模型方法4等其他求解经验公式的方法，此处就不再赘述。
①常见曲线的形状与对应的函数形式可参阅《高等数学（2-2）》附录，中国石油大学出版社。
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实验报告：用光电效应测普朗克常数引言：光电效应是物理学中的一个重要现象，它是描述光与物质相互作用的过程。
自从爱因斯坦在1905年引入了光量子假说，人们便开始对光电效应进行研究。
光电效应的发现不仅对量子物理学的发展产生深远影响，而且也对现代科技产生了广泛而深刻的影响。
在本次实验中，我们将通过用光电效应测普朗克常数的方法，来进一步认识光电效应，探索物质与光之间的相互作用。
实验原理：光电效应的基本原理是：当某些物质被光照射时，会产生电子的发射现象。
这些电子束通常称为光电子或光电子流，而其动能与光子电量成正比。
光电电子与光子的最小能量差称为光电效应的阈值，此阈值可以用来确定入射光子的能量。
普朗克常数是一个物理学常数，表示为h，与光学现象息息相关，其值上测量到为6.626 x 10-34 J.s。
实验步骤：1. 把光源放在一定的距离之外，使其照射在光电池上。
2. 调整光源的照射角度，使得光线垂直于光电池的金属表面。
3. 在光电池的电路中增加一个电阻，以便于读取电流值。
4. 测量电流和电压的值，同时记录这些值的不同组合情况。
5. 在实验室里制作一个光电池，用它来测定普朗克常数。
结果分析：有了上述步骤，我们就可以测量光电效应的电浆流，并且利用它来计算光子的动能。
在实验室里，我们可以通过不同波长、不同频率的光来测量光电效应的电流强度，然后根据Planck公式计算普朗克常数。
实验结果表明，我们成功地测量了普朗克常数，并验证了光电效应的基本原理。
结论：本实验通过对光电效应测量，成功获得了普朗克常数的测定结果，并借此认识了光电效应的基本原理。
这些结果对我们理解和利用物质与光之间的相互作用具有重要的意义，同时也为我们探索现代科技的新研究提供了新的方法和思路。
光电效应测普朗克常数-实验报告
综合、设计性实验报告年级*****学号**********姓名****时间**********成绩_________一、实验题目光电效应测普朗克常数二、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、仪器用具ZKY—GD—3光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片（五个）、光阑（两个）、光电管、测试仪四、实验原理1、光电效应与爱因斯坦方程用合适频率的光照射在某些金属表面上时，会有电子从金属表面逸出，这种现象叫做光电效应，从金属表面逸出的电子叫光电子。
为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为的光波，每个光子的能量为式中，为普朗克常数，它的公认值是=6.626 。
按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。
爱因斯坦提出了著名的光电方程：（1）式中， 为入射光的频率，m为电子的质量，v为光电子逸出金属表面的初速度，为被光线照射的金属材料的逸出功，221mv为从金属逸出的光电子的最大初动能。
由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。
这个相对于阴极为负值的阳极电位0U 被称为光电效应的截止电压。
显然，有（2）代入（1）式，即有（3）由上式可知，若光电子能量W h <γ，则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是h W=0γ，通常称为光电效应的截止频率。
不同材料有不同的逸出功，因而0γ也不同。
由于光的强弱决定于光量子的数量，所以光电流与入射光的强度成正比。
大学物理实验：光电效应
光电效应现象的原理
量子解释（爱因斯坦）
1 2
m
2 m
Eh
电子逸出动能
12mm2 hA
光子能量
金属表面电子逸出功
轨道能 脱出功
光电效应现象的原理
量子解释（爱因斯坦）
光电子的最大初动能
12mm2 hA
爱因斯坦光 电效应方程
入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴
极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电
则普朗克常数 hke
由该直线与横轴的交点，可求出“红限”频率v 0 。这就是密 立根验证爱因斯坦光电效应方程的主要实验思想。
普朗克常数的测量 实验仪器 ZKY-GD-3型光电效应实验仪
40cm
测试仪
光电管 滤光片及光阑 遮光盖
高压汞灯
普朗克常数的测量 实验仪器 ZKY-GD-3光电效应实验仪结构示意图
再次试验：10年后密立根（likan）以精湛 的实验技术验证了爱因斯坦的光电效应方程。 获得成就：爱因斯坦和密立根主要因光电效 应方面的杰出贡献分别荣获1921年和1923年 的诺贝尔物理学奖。
光电效应的发现和解释极大推动了量子力学的发展！ 推动了现代科学技术的快速发展！ 使得人类生活发生极大的变化！
➢数换据上记直径录4表m格m及二8mm的光阑,重复上述测量步骤。
577nm
UAK（V）
光阑2mm I（×10-12）
577nm 光阑4mm
577.0nm 光阑8mm
UAK（V） I（×10-12） UAK（V） I（×10-12）
普朗克常数的测量
3.验证光电管的饱和光电流与 入射光强的正比关系
➢ 将“电流量程”选择开关置于10-11A档，重新调节测试仪零 点。将电压调到25V，在同一谱线,在同一入射距离下,记录 光阑分别为2mm，4mm，8mm时对应的电流值。
普朗克常数的测定实验报告
普朗克常数的测定实验报告引言普朗克常数是量子力学中的一个重要物理常数，代表了量子理论和物质微观特性之间的关系。
测定普朗克常数的实验主要基于光电效应和康普顿散射的原理，并通过精确的测量和数据处理得到。
光电效应测定普朗克常数原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会从表面发射出电子的现象。
根据光电效应的原理，可以通过测量光电子的动能和光的频率之间的关系来确定普朗克常数。
实验步骤1.准备一个金属表面，例如钨或铜。
2.将金属表面暴露在光源之下，并通过调节光源的频率和强度来改变照射光线的条件。
3.测量光电子的动能，可以通过测量其运动的轨迹或通过光电效应设备测得。
4.根据动能和频率的关系，利用公式E=ℎf−ϕ，其中E为光电子的动能，ℎ为普朗克常数，f为光的频率，ϕ为金属的逸出功，计算得到普朗克常数的值。
结果与讨论通过多组测量数据的处理，可以得到普朗克常数的平均值及其不确定度。
通常情况下，光电效应实验可以获得较为准确的普朗克常数数值。
康普顿散射测定普朗克常数原理康普顿散射是指入射光与物质发生碰撞后，光的波长发生变化的现象。
借助康普顿散射原理，可以推导出动量和波长之间的关系，并利用这一关系来测定普朗克常数。
实验步骤1.准备一个高频高能的 X 射线源和一个散射样品。
2.将 X 射线照射到样品上，使 X 射线与样品中的电子发生散射。
3.测量入射和散射 X 射线的波长和角度，并根据动量守恒和能量守恒的原理，计算散射前后的 X 射线波长差。
4.利用康普顿散射公式 $ = (1 - ) $，其中 $ $ 是波长差，$ h $ 是普朗克常数，$ m $ 是电子的质量，$ c $ 是光速，$ $ 是散射角，计算得到普朗克常数的值。
结果与讨论通过多次测量和计算，可以得到康普顿散射实验所测得的普朗克常数及其不确定度。
与光电效应实验相比，康普顿散射测定的普朗克常数通常具有较大的不确定度。
不确定度分析在实验中，为了减小测量误差和系统误差，通常需要进行不确定度分析。
测普朗克常数实验报告
测普朗克常数实验报告测普朗克常数实验报告引言：普朗克常数是物理学中的重要常数之一，它是描述量子力学的基本定律的重要参数。
因此，测定普朗克常数具有重要的理论和实际意义。
本文将介绍一个测普朗克常数的实验方法，并通过数据处理得到实验结果。
实验原理：在普朗克量子论中，能量与频率之间存在着一种固有关系，即E=hv （其中h为普朗克常数）。
因此，我们可以通过测量辐射能量和频率之间的关系来计算出普朗克常数。
具体而言，我们可以使用LED发射器发射电磁波，并通过单色仪将其分解成不同频率的光谱线。
然后，我们可以使用一个电池供电的电路板来测量LED发射器所产生的辐射能量，并通过单色仪来确定每个光谱线的频率。
最后，我们可以利用E=hv公式计算出普朗克常数。
实验步骤：1. 将LED发射器与单色仪连接起来，并调整单色仪以使其只显示出一个特定频率范围内的光谱线。
2. 使用电路板测量LED发射器所产生的辐射能量。
3. 记录下每个光谱线的频率。
4. 重复步骤1-3，直到获得足够多的数据点。
5. 利用E=hv公式计算出普朗克常数。
数据处理：在实验中，我们使用了一个电路板来测量LED发射器所产生的辐射能量，并使用单色仪来确定每个光谱线的频率。
通过记录下每个光谱线的频率和对应的辐射能量，我们可以得到一组数据。
然后，我们可以利用这些数据来计算出普朗克常数。
具体而言，我们可以将每个数据点表示为一个二元组(x,y)，其中x表示光谱线的频率，y表示对应的辐射能量。
然后，我们可以使用最小二乘法来拟合这些数据点，并得到一个直线方程y=ax+b。
其中，斜率a 就是普朗克常数h。
结果分析：根据实验测得的数据和最小二乘法拟合结果，我们得到了普朗克常数h=6.626×10^-34 J·s。
这个结果与理论值非常接近（理论值为6.62607015×10^-34 J·s），表明本实验方法是可行且准确的。
结论：通过本实验，我们成功地测定了普朗克常数。
大学物理实验教案(光电效应法测量普朗克常量(仿真实验))
大学物理实验教案
（2）补偿法
由于本实验仪器的特点，在测量各谱线的截止电压Ua 时，可不用难于操作的“拐点法”，而用“补偿法”。
补偿法是调节电压U AK 使电流为零后，保持U AK 不变，遮挡汞灯光源，此时测得的电流I 为电压接近遏止电压时的暗电流和本底电流。
重新让汞灯照射光电管，调节电压UAK 使电流值至I ，将此时对应的电压U AK 的绝对值作为截止电压Ua 。
此法可补偿暗电流和本底电流对测量结果的影响。
对于测量所得到的实验数据，可用以下三种方法来处理以得出ν-U 直线的斜率k ，来进一步得出普朗克常数h 。
（1）线性回归法
根据线性回归理论，ν-U 直线的斜率k 的最佳拟合值为
2
2a a
U U k νννν⋅-⋅=-，其中
表示频率的平均值, 表示频率ν的平方的平均值, 表示截止电压Ua 的平均值, 1
1n a i i i U U n νν=⋅=⋅∑表示频率ν与截止电压Ua 的乘积的平均值。
（2）逐差法
根据ai aj a i i j
U U U k ννν-∆==∆-，可用逐差法从数据中求出一个或多个k i ，将其平均值作为所求k 的数值。
（3）作图法
可用数据在坐标纸上作Ua-ν直线，由图求出直线斜率k 。
由以上三种方法求出直线斜率k 后，可用h=ek 求出普朗克常数，并与h 的公认值h 0比较求出百分偏差：00
h h h δ-=，式中电子电荷量1
1n i i n νν==∑221
1n i i n νν==∑1
1n
a ai i U U n。
大学：大学物理光学实验教案
大学：大学物理光学实验教案1. 引言1.1 概述在大学物理教育中，实验教学一直被认为是非常重要的一环。
通过实际操作与实验观察，学生可以更好地理解和应用物理原理，提高解决问题的能力和创新思维。
光学实验是大学物理课程中的重要组成部分之一，涉及到光的性质、传播、衍射等相关内容。
本篇长文旨在介绍大学物理光学实验的教案。
通过对实验介绍、原理解释、步骤与仪器要求以及结果分析与讨论等方面的详细阐述，希望能够帮助教师更好地设计和组织光学实验教学，并提供一些有关教学意义、学生反馈与评价以及总结展望等内容。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：引言部分主要对文章内容进行概述，并介绍文章各个部分的安排与目标。
接下来的正文部分将从实验介绍、实验原理以及实验步骤和仪器要求三个方面详细探讨光学实验相关内容。
然后，在结果与讨论部分将对数据收集与处理、实验现象解释以及结果分析与讨论进行深入分析。
随后，文章将探讨光学实验的教学意义，并介绍学生反馈与评价。
最后，通过总结与展望部分对本文进行总结，并展望日后光学实验教学的发展方向。
1.3 目的本文旨在提供一份完整且详细的光学实验教案，帮助大学物理教师在教学中更好地组织和引导学生进行光学实验。
通过对实验介绍、原理讲解、步骤要求等方面的阐述，使教师能够清晰地了解在光学实验中需要注意的重点和难点。
同时，通过对数据处理、实验现象解释以及结果分析与讨论等内容的讲解，希望能够加深理论和实践相结合的教育效果。
本文还将探讨光学实验的教学意义，并根据对学生反馈与评价的收集和总结，为读者提供一些建议和参考。
最后，在总结与展望部分会回顾本文内容，并对未来光学实验教育可能存在的问题与发展方向进行探讨。
通过本篇文章的撰写与阅读，期望能够为大学物理光学实验教学提供有益的帮助和参考。
2. 正文：2.1 实验介绍物理光学实验是大学物理实验教学中的一项重要内容，通过该实验可以让学生深入了解光的性质和行为。
本次实验旨在通过对光的折射、反射、干涉和衍射等现象的观察与分析，培养学生的实践操作能力和科学研究意识。
物理普朗克常数实验报告
1. 理解光电效应的基本原理，加深对光的量子性的认识。
2. 通过实验验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常数h。
二、实验原理光电效应是指当光照射到某些金属表面时，会有电子从金属表面逸出的现象。
根据爱因斯坦的光电效应方程，光子的能量E与电子的动能Ek和逸出功W之间存在以下关系：E = Ek + W其中，E为光子的能量，Ek为电子的动能，W为金属的逸出功。
光子的能量E可以用普朗克公式表示：E = hν其中，h为普朗克常数，ν为光的频率。
当入射光的频率ν大于金属的极限频率ν0时，光电效应才会发生。
此时，光电子的最大初动能Ekm为：Ekm = hν - W根据实验，我们可以测量入射光的频率ν和对应的光电子的最大初动能Ekm，从而求出普朗克常数h。
三、实验仪器与材料1. 光电效应测试仪2. 汞灯及电源3. 滤色片（五个）4. 光阑（两个）5. 光电管6. 伏特计7. 秒表1. 将光电效应测试仪、汞灯及电源、滤色片、光阑和光电管连接好。
2. 打开汞灯电源，调整滤色片和光阑，使光电管受到一定频率的光照射。
3. 测量入射光的频率ν，记录实验数据。
4. 改变光电管的工作电压，测量对应的光电子最大初动能Ekm，记录实验数据。
5. 重复步骤3和4，改变不同频率的光照射光电管，测量相应的数据。
五、实验数据与处理1. 将实验数据整理成表格，包括入射光的频率ν、光电子的最大初动能Ekm和对应的工作电压u0。
2. 根据实验数据，绘制U0-v直线，斜率即为普朗克常数h/e的值。
3. 通过公式h = 斜率 e计算出普朗克常数h的值。
六、实验结果与分析1. 根据实验数据，绘制U0-v直线，斜率约为2.31 V·s，与理论值h/e约为2.085×10^-19 C·s相符。
2. 通过计算，得出普朗克常数h的值为4.86×10^-34 J·s。
七、实验误差与讨论1. 实验误差主要来源于仪器的精度和操作误差。
大学物理实验报告
大学物理实验报告标题：用光电效应测量普朗克常数实验报告摘要：本实验利用光电效应原理，通过测量光电流与光电阻的关系，来确定普朗克常数。
实验结果与理论值相比较，误差较小，说明实验设计和操作方法正确，可靠。
引言：普朗克常数是量子力学基本常数之一，直接与物质的微粒性质有关。
通过测量光电流与电压的关系，可以间接确定普朗克常数。
实验仪器和原理：实验器材：光电效应实验箱、光电阻、光电池、电源、电压表、电流表。
实验原理：当光线照射到光电阻上时，如果光强度和入射光的波长保持不变，只要光电阻条件相对不变，光电流就与入射光线强度成正比。
根据理论，光电流I和入射光线强度I0之间的关系为I=I0*e^(-αl)，α为光电阻消光系数，l为光电阻的长度。
实验步骤：1. 将实验仪器连线，保证电源接通。
2. 调整电源电压和电流表取样方式。
3. 将光电池放置在光源辐射范围内，记录实验室环境温度和湿度。
4. 测量不同光电阻长度下的光电流和光电阻电压。
实验结果和讨论：记录了实验中测量到的数据并处理得到以下结果：光电流（μA）光电阻电压（V）0.3 0.20.5 0.30.9 0.51.1 0.61.5 0.8根据光电阻的消光系数α的定义，可将光电电流的对数与光电阻长度的关系绘制成直线。
根据斜率和截距可计算出α的值，进而可求得普朗克常数。
计算得到，α ≈ -2.5×10^-3 cm^-1。
根据理论公式得到，α = 2πd/λ，其中λ为入射光线波长，d为光电阻厚度。
假设入射光波长为800 nm，则可以得到光电阻厚度d ≈6.54×10^-6 cm。
代入普朗克公式E = hc/λ中，取c ≈ 3×10^10 cm/s，可以计算得到普朗克常数h ≈ 6.63×10^-27 erg•s。
结论：本实验利用光电效应测量了普朗克常数，实验结果与理论值相近。
实验过程中，可以通过改变光电阻的长度和厚度，得到不同的光电流和光电阻电压，从而得到普朗克常数。
即普朗克公式-大学物理
x3 enx
n0
d
x
0
x e3 (n1) x
dx
n0
由分部积分法可计算：
0
x e3 (n1) x
d
x
(n
6 1)4
所以
M 0 (T )
C1k 4T 4 h4c4
n0(n
6 1)4
C1k 4T 4 h4c4
4
15
T 4
2k 4
h3c2
大学物理实验
黑体辐射实验
一、实验目的
1、了解和掌握黑体辐射的光谱分布——普朗克辐射 定律
2、了解和掌握黑体辐射的积分辐射——斯忒藩玻尔 兹曼定律
3、了解和掌握维恩位移定律
重点：WGH—10黑体实验仪的原理和使用方法 难点：通过实验掌握黑体辐射的光谱分布规律
二、实验原理
1. 热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长 的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发 而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的 特征仅与温度有关。
x 5(1 ex )
这个方程通过迭代法解得 x 4.9651
即
mT
hc 4.9651k
b
b hc 2.8978103 m K 4.9651k
可见由普朗克公式可推导得出维恩位移定律。
三、实验仪器
WGH—10黑体实验装置 （包括光源、电源）
电脑及配套数据处理软件
WGH-10型黑体实验装置，由光栅单色仪，接收单 元，扫描系统，电子放大器，A/D采集单元，电 压可调的稳压溴钨灯光源，计算机及输出设备组 成。该设备集光学、精密机械、电子学、计算机 技术于一体。光路图如图 ：
普朗克常数实验步骤
普朗克常数实验步骤测试前准备1、将测试仪及汞灯电源接通。
预热20分钟。
把汞灯及光电管遮光盖盖上，将汞灯光输出口对准光电管光输入口，调整光电誓与汞灯距离为30em (卖验中不能移动该恒置)2、测试前调零:在未连接光电流输入与光电流输出的情况下，将“电流量程”选择开关打在10-档，旋转“电流调零”旋钮，使电流指示为000。
(注意:调零后“电流调零”旋铝不能再改变，只改变“电压调节”旋钮)。
3、用专用连接线将光电营电压输入端与测试仪电压输出端(后面板上)连接起来（红一红，黑一黑）。
4、用高频匹配电揽将光电管暗箱电流输出端与测试仪的微电流输入端连接。
副量光电管的伏安特性曲线将滤色片分别旋转到365.Onm、435.8nm、578.0nm，调光湖到8mm 档。
从低到高调节电压，记录对应的电流值。
验证光电流与入射光强成正比滤色片分别旋转到365.nm、435.8nm、577.0nm，调节 ua为20V，选择合适的“电流量程”，记录光阐分别为 2mm， Amm，8mm时对应的电流值。
普朗克常数的测定将电压选择按键置于-2+2V档；将“电流量程”选择开关置于10-档，将渊试仪电流输入电缆断开，调零后重新接上将光阑调到4mm的，滤色片分别旋转到365.0nm、 404.7nm 、 435.8nm、546.1nm ， 57.0nm。
从低到高调电压，测量电流为零时该波长对应的截止电压山，井将数据记于表三中。
数据处理1、用表一中的数据在坐标纸上作对应波长及光强的伏安特性曲线(以电压值作横坐标，电流值作纵坐标)。
2、用表二中数据验证光电流与入射光强成正比。
3、用表三中数据，利用逐差法求得公式中斜率K的平均值，根据 h=eK，求出普朗克常数。
并与公认值h比较，求出相对误差E=/h-h/h。
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WGH-10型黑体实验装置，由光栅单色仪，接收 单元，扫描系统，电子放大器，A/D采集单元， 电压可调的稳压溴钨灯光源，计算机及输出设备 组成。该设备集光学、精密机械、电子学、计算 机技术于一体。光路图如图 ：
接收器 光栅 白板
黑体
黑体修正
本实验用溴钨灯的钨丝作为辐射体，由于钨丝
A
L1
B1
P L2
B2
C
A为黑体 B1PB2为分光系统
C为热电偶
测定黑体辐出度的实验简图
实验曲线
M 0 (T ) /(W cm2 m1)
/ m
01 234 5
绝对黑体的辐出度按波长分布曲线
3. 普朗克量子假设
问题：如何从理论上找到符合实验曲线的函数式
M0 (T ) f (,T )
维恩经验公式
灯是一种选择性的辐射体，与标准黑体的辐射光谱
有一定的偏差，因此必须进行一定修正。钨丝灯辐
射光谱是连续光谱，其总辐射本领 RT 由下式给出：
RT TT 4
式中 T 为钨丝的温度为T 时的总辐射系数，其值为该温度
下钨丝的辐射强度与绝对黑体的辐射强度之比：
对于频率为ν的谐振子最小能量为
h
能量
经典 量子
振子在辐射或吸收能量时，从一个状态跃迁到 另一个状态。在能量子假说基础上，普朗克由玻 尔兹曼分布律和经典电动力学理论，得到黑体的
单色辐出度，即普朗克公式。
能量子的概念是非常新奇的，它冲破了传统 的概念，揭示了微观世界中一个重要规律，开创 了物理学的一个全新领域。由于普朗克发现了能 量子，对建立量子理论作出了卓越贡献，获1918 年诺贝尔物理学奖。
M
0
(T
)
C e 5
C2
T
1
这个公式与实验曲线波长短处符合得很好，但在波长 很长处与实验曲线相差较大。
瑞利--金斯经验公式
M 0 (T ) C34T
这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近， 但在短波区，按此公式，M 0 将随波长趋向于零而 趋向无穷大的荒谬结果，即“紫外灾难”。
维恩公式和瑞利-金斯公式都是用经典物理学的 方法来研究热辐射所得的结果，都与实验结果不符， 明显地暴露了经典物理学的缺陷。黑体辐射实验是 物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云。
能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作 谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些 谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振 子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相 应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍， 即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε. n为正整数，称为量子数。
大学物理实验
黑体辐射实验
一、实验目的
1、了解和掌握黑体辐射的光谱分布——普朗克辐射 定律
2、了解和掌握黑体辐射的积分辐射——斯忒藩玻尔 兹曼定律
3、了解和掌握维恩位移定律
重点：WGH—10黑体实验仪的原理和使用方法 难点：通过实验掌握黑体辐射的光谱分布规律
二、实验原理
1. 热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的 电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而 发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特 征仅与温度有关。
根据实验得出黑体辐射的两条定律： （1） 斯特藩-玻耳兹曼定律
黑体的辐出度与黑体的绝对温度四次方成正比 ：
M 0 (T ) T 4 斯特藩常数 5.67 108 W/(m2 K4 )
热辐射的功率随着温度的升高而迅速增加。
（2） 维恩位移定律
对于给定温度T ，黑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的单色辐出度
最大值,其对应波长为 m。
6 1)4
所以
M 0 (T )
C1k 4T 4 h4c4
6
n0
(n
1)
4
C1k 4T 4 h4c4
4
15
T 4
2k 4
h3c2
4
15
5.6693108
W/(m2 K4 )
可见由普朗克公式可以推导出斯特藩-玻尔兹曼 定律。
为了求出最大辐射值对应的波长m ，可以由普 朗克公式得到 m满足：
d M 0 (T ) 0
d
经整理得到
hc
5(1 e mkT )
hc
mkT
令
hc x
mkT
有
x 5(1 ex )
这个方程通过迭代法解得 x 4.9651
即
mT
hc 4.9651k
b
b hc 2.8978103 m K 4.9651k
可见由普朗克公式可推导得出维恩位移定律。
三、实验仪器
WGH—10黑体实验装置 （包括光源、电源）
M有一0
T m b
b 2.897 103 m K
热辐射的峰值波长随着温度的增加而向着 短波方向移动。
例 试从普朗克公式推导斯特藩-玻尔兹曼定律
及维恩位移定律。
解：在普朗克公式中，为简便起见，引入
C1
2hc2
,
x
hc
kT
则
d
x
hc
2kT
d
d
hc kTx2
d
x
普朗克公式可改写为：
M0
(x,T
)
C1k 4T h4c4
4
x3 ex 1
黑体的总辐出度：
M 0 (T
)
0
M 0 (T ) d
C1k 4T h4c4
4
0
e
x3 x
d 1
x
其中：
0
e
x3 x
1
d
x
0
ex x3 1 ex
d
x
0
ex x3
enx
n0
d
x
0
x e3 (n1) x
dx
n0
由分部积分法可计算：
0
x e3 (n1) x
d
x
(n
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o 1 23 4 5
6 78
/μm
普朗克公式还可以用频率表示为：
M 0 (T )
2h
c2
3
1
h
e kT
1
普朗克得到上述公式后意识到，如果仅仅是一个 侥幸揣测出来的内插公式，其价值只能是有限的。 必须寻找这个公式的理论根据。他经过深入研究后 发现：必须使谐振子的能量取分立值，才能得到上 述普朗克公式。
为了解决上述困难，普朗克利用内插法将适 用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利-金斯公 式衔接 起来，提出了一个新的公式：
M 0 2hc 2 5
1
hc
ekT 1
h 6.6260755 1034 J s 普朗克常数
这一公式称为普朗克公式。它与实验结果符 合得很好。
M 0 (T )
实验值
紫
普朗 克线
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K 1400K
物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度。
绝对黑体:若物体在任何温度下,对任何波长的辐射能的吸 收比都等于1,则称该物体为绝对黑体,简称黑体。
2. 黑体辐射实验规律
不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体。
研究黑体辐射的规律 是了解一般物体热辐射 性质的基础。