基于MATLAB的普朗克常数测定的数据处理
普朗克常量的测定实验报告数据处理
普朗克常量的测定实验报告数据处理
随着通信技术的发展，及其对电磁波技术的研究，电磁波成为自然界最重要的
线性参数之一。
因此，测定普朗克常量在物理学上具有特殊的意义，成为物理学家实验的核心内容之一。
在费米空间电磁理论中，普朗克常量是电磁波传播的核心参数，与传统机械设备不同，实验必须使用互联网技术进行。
首先，收集所有实验参与者的电磁波传播数据，将数据保存为文本文件并传输
到互联网，其次，采用网络上的Web服务器，将实验数据格式转换为可以用于计算机语言处理的脚本文件，使得参与实验的每位学者都可以访问其实验报告数据，通过脚本文件的深层次编码分析，实验参与者便即可以解读出实验数据的“意义”，不同的实验参与者可以使用这一系统，找出实验中的特殊信息，以便下一步的实验报告数据处理。
最后，通过Web服务器交换系统，实验参与者可以使用互联网功能实现互联网
数据备份，并经过一定的模型算法，对实验报告数据进行处理，从而得出正确的普朗克常量测定结果。
在此前，实验参与者还可以访问历史实验数据，以及实时实验数据，以帮助实验者完善更精确的实验结果。
以上是互联网技术应用在普朗克常量测定实验报告数据处理的基本方法，在此
基础上，实验人员可以持续优化数据处理化，继续寻求更精准的数据处理算法和更高效的网络数据交流系统，以降低实验结果的精度和误差范围，确保实验的准确性。
测量普朗克常量中Matlab的应用
测量普朗克常量中Ｍａｔｌａｂ的应用分析了光电效应实验测定普朗克常量传统方法的局限性，提出了运用拐点法结合Matlab软件的方法，通过最小二乘拟合，方便的得到了精确的结果。
标签：光电效应；普朗克常量；遏止电压；交点法；最小二乘拟合；Matlab1 引言根据光电效应测量普朗克常量是基于爱因斯坦光电方程，入射光的频率ν与其对应的遏止电压之间满足线性关系，可以通过U0~ν关系曲线的斜率k与电子电量e的乘积得到普朗克常量，所以确定不同频率的光的遏止电压成为关键。
但是在实验中，由于本底电流、暗电流、收集极光电流和热电子发射构成的背景电流的存在，使确定遏止电压U0十分困难。
对于光电特性曲线正向电流上升很快而反向电流很小的情况，宜采用确定遏止电压的方法有交点法、拐点法。
交点法是直接将各谱线照射下测得的电流为零时对应的电压的绝对值作为遏止电压U0，此法简单易操作但误差较大；拐点法则是寻找光电流伏安特性曲线中反向电流的“抬头点”来确定遏制电压，然后使用Matlab和计算方法处理数据，使过程更科学，操作简单且结果较好。
2 实验装置及数据记录实验采用四川现代高校教仪研制中心生产的XD-P3型光电效应实验仪，测得的部分数据如表1所示。
3 拐点法严格说来，爱因斯坦光电方程只在T=0K时成立，在考虑热效应后，背景电流的影响使确定遏制电压U0十分困难。
此时，实际上发挥作用的是准爱因斯坦光电方程：hν=A′+e U′0（1）其中，不妨暂称U′0为“准遏制电压”，A′为“准逸出功”。
现在，关键问题就是如何确定遏止电压U0，方法如下：观察某一条Ig-U曲线，找到电流Ig的抬头点，并取该点对应的电压值作为遏止电压U0。
以此类推，通过其它四条Ig-U曲线得到相应的四个遏止电压。
再由U0-ν对应关系用Matlab运用最小二乘拟合算出普朗克常数。
为方便比较，现将交点法、拐点法求得的普朗克常数列于表2。
由表2可见，采用了计算方法拐点法得到的数值明显要优于交点法得到的数值，而且由于Matlab软件的运用，使计算过程更简便。
MATLAB在物理实验中的应用
MATLAB在物理实验中的应用摘要：物理实验论证了我们所提出的理论，揭示了生活中的各种自然现象，帮助人们了更好的了解生活中的方方面面，这就是物理实验给我们带来的好处。
传统的物理实验有的实验数据简单，有的实验数据繁琐复杂，当有大量的实验数据需要处理的时候，人们所要承担的工作量将非常的巨大。
现下的时代是科技高速发展的时代，计算机的应用与普及使得我们对繁琐数据处理工作的简单化成为可能。
MATLAB软件引入物理实验使得数据处理简洁化，例如在普朗克常量测定实验中数据的处理，就可以简化大量的工作，同时可以是数据转化为图形。
关键词：MATLAB软件；物理实验；普朗克常量h;目录1 绪论 (1)1.1 MATLAB应用软件 (1)1.2 MATLAB的安装及操作界面的启动 (1)1.2.1 操作界面简介 (2)1.2.2 图形处理 (2)2 普朗克常量测定实验 (2)2.1 实验原理 (3)2.2 实验过程 (4)3 利用 MATLAB 软件进行数据处理 (5)4 结论 (7)参考文献： (8)1 绪论物理实验论证了我们所提出的理论，揭示了生活中的各种自然现象，帮助人们了更好的了解生活中的方方面面，这就是物理实验给我们带来的好处。
传统的物理实验有的实验数据简单，有的实验数据繁琐复杂，当有大量的实验数据需要处理的时候，人们所要承担的工作量将非常的巨大。
现下的时代是科技高速发展的时代，计算机的应用与普及使得我们对繁琐数据处理工作的简单化成为可能。
MATLAB软件引入物理实验使得数据处理简洁化，例如在普朗克常量测定实验中数据的处理，就可以简化大量的工作，同时可以是数据转化为图形。
物理实验在方法、思想、手段等方向，是各科目实验的理论基础，具有多数实验科目的共同点，是科学实验的基础。
在物理实验中,对数据的处理有作图、列表等,这些方法主观性较强，容易出现误差，但也有各自的优点。
1.1 MATLAB应用软件MATLAB软件的极速发展和普及与它有着不同于其他语言的特点密不可分，同VB、C、和C++等高级计算机语言一样，作为计算机语言的它，使人们从直接对计算机硬件资源的操作中解放出来，它的简洁的、直观的、灵活的、丰富的函数库，使人们更容意的接受程序开发环境。
普朗克公式2带单位带解释基于网上的资料
普朗克公式 matlab 程序(张福才整理)clear all;c1=374183200;%第一辐射常数，单位是42/W m m μ∙；c2=14387.86;%第二辐射常数，单位是m K μ∙；for T=500:100:900 % 设置辐射温度(K)l=0.0001:0.02:15; % 设置波长范围及计算步长M=1.*(c1./(l.^5)./(exp(c2./(l.*T))-1)); % 计算指定温度光谱辐出度,未进行放大处理M= M/10000;%转化成单位2cm 进行显示，这才与（《红外物理》张建奇）教材57页显示的%一致； plot(l,M,'-b','LineWidth',1.4) % 绘制光谱辐出度曲线maxM = max(M); % 找出指定温度最大光谱辐出度i=find(maxM==M); % 找峰值波长点text(l(i+20),M(i+20),[num2str(T),'K'],'VerticalAlignment',...'baseline','HorizontalAlignment','left','fontsize',7)hold on % 在指定位置按给定方式标记对应温度endset(gca,'XTick',[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]) %设置横坐标点xlabel('\lambda / \mum') % 横坐标名称及单位ylabel('M_{b\lambda} / W\cdotcm^{2}\cdot\mum^{}') % 纵坐标名称及单位。
Matlab软件在“普朗克常量测定”实验中的应用
间 隔施 加 遏 止 电压 ， 取 对 应 的 电 流值 。选 择 四种 波 长 ， 复 读 重
个公式都有局限性 ， 前者 只在短波区与实验结果符合， 后者则 是在长波区符合， 在短波区不符 ， 且当波长接近紫外 时， 计算出 的能量为无限大， 这便出现 了物理学史上的“ 紫外灾难” ９ ０ 。１０ 年 ， 朗 克在 上 述 两 个 公 式 的基 础 上 ， 出 了黑 体辐 射 的半 经 普 得 验公式 ， 并指 出能量是一份一份的， 且每份能量 是能量子 ＾ 的 ｖ 整数倍 ， Ｅ ｎｖ 即 ＝ ｈ 。其中 ｈ是普 朗克常数 ， 它是量子论 的基础， 在物理学和计量学中具有特殊的地位和重要的应用 。
畅 文
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１１ 实验 原理 ．
基于MATLAB的实验数据处理[1]
![基于MATLAB的实验数据处理[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/cffa53d450e2524de5187ef6.png)
第18卷第3期大 学 物 理 实 验 V ol.18N o.32005年9月出版PHY SIC A L EXPERI ME NT OF C O LLEGE Sep.2005收稿日期:2005-02-20文章编号:1007-2934(2005)03-0080-03基于MAT LAB 的实验数据处理郭天葵(广东工业大学,广州,510500)摘 要 依靠M AT LAB 强大的数值计算和数据可视化能力,介绍其在大学物理实验数据处理过程中的应用。
关键词 M AT LAB ;数据处理中图分类号:O4321.1 文献标识码:AM AT LAB 是一种具有强大数据处理能力的科技应用软件,其全称是Matrix Laboratory ,意为矩阵实验室,与Basic 、F ortran 、Pascal 、C 等编程语言棹比,M AT LAB 具有编程简单直观、用户界面友好、开放性强等优点。
因而,如果在物理实验的数据处理时用上M AT LAB 进行编程,将会大大加速数据处理过程,同时,也会锻炼学生的编程能力,提高编程水平。
1 M AT LAB 的编程环境M AT LAB 的编程环境主要由命令控制窗口、图形处理窗口、程序编辑器和大量的M 文件组成。
M AT LAB 的许多内部命令或系统命令都是用C 语言编写,两大部分的其它命令或M 文件都是由这些内部命令在M AT LAB 自身环境下编程实现的。
但是这些所有的命令或M 文件都可以在命令控制窗口直接输入回车执行,如果需要作图的话,只需要执行相应的作图函数,即可打开图形处理窗口作出图形来,并且可以在该窗口下,利用其提供的丰富图形修饰工具,使图形变得美观,更易于说明和分析问题。
而如果需要一次性输入就可实现单个实验的数据处理,我们则可以打开程序编辑器去编辑一个文件。
2 M AT LAB 进行编程要用到的主要函数M AT LAB 中的命令或M 文件都是以函数的形式出现,通常的数学函数和作图函数都是以大家都较为熟悉的英文单词或英文单词的前几个字母来命名的,因而便于记忆和利于使用。
基于MATLAB语言的物理实验数据处理探讨
计算机教学实验室做完物理实验，必定要进行数据处理，这个过程对整个实验以及实验结果来说是必不可少的，可以说是整个实验中最重要的核心的部分。
数据的好坏、以及处理结果如何，决定了结论能否得出，同时也决定了实验的成败与否。
但是如何处理这些复杂、甚至繁冗的数据就成为我们所要关心的问题了。
众所周知，MATLAB软件是一个科技应用软件[1]，具有强大数据处理能力，已经广泛应用在科技的各个领域，它开放性强，更主要的是用户界面友好，并且编写的应用程序有简单直观等诸多优点。
除了简洁这个最突出的特点外，其软件语言也符合使用者在实际应用中的一些习惯。
另外，MATLAB软件开放性强，除了内部函数外，所有MATLAB主文件包和各种工具包的源文件，不但可以读，也可以改。
MATLAB软件开放性强应该是MATLAB 最受科技工作者欢迎的一大方面。
使用者根据自己的计算需要，加入自己编写的程序，对MATLAB主文件包和大量的工具包进行修改，这样就形成了自己的专用工具包，方便多次使用，所以强大的 MATLAB软件在世界各国科技工作者大量使用。
实验完毕后采用计算机来处理物理实验数据虽然有很多种软件，但是利用MATLAB软件既快速又易于编写程序。
下面会重点介绍采用Matlab6.5软件对等厚干涉实验所得数据进行编程处理，并讨论了处理结果,可看出利用Matlab 软件处理物理实验数据、讨论实验结果,既强大又方便。
1.物理实验数据处理的现状为验证物理定律，更好学习物理知识，必须要做好物理实验，通过实验可得到一些原始的实验数据，但是根据这些一般得不到预期的实验结果。
因为原始实验数据不经过处理显然是不能直接给出待测的那些间接物理量，更谈不上验证物理定律。
为处理这些原始实验数据首先应建立合适的数学模型，通过数学模型，对这些原始实验数据进行整理分析，再进行归纳处理和计算处理，最后得出需要的结果，从而验证物理定律。
所以物理实验数据处理过程对整个物理实验来说是不可或缺的，是物理实验中非常核心的部分。
利用matlab和excel进行光电效应测普朗克常量实验中的数据处理1.0
误差相差不大，故可以用手工作图代替计算机绘图。
应用Matlab软件，利用最小二乘法的原理，编程如下：
x=[8.214,7.407,6.879,5.490,5.196];
y=[-1.728,-1.350,-1.101,-0.520,-0.412];
P1=polyfit(x,y,1);
显然，有
（2）
代入（1）式，即有
（3）
由上式可知，若光电子能量 ，则不能产生光电子。产生光电效应的最低频率是 ，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 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。又因为一个电子只能吸收一个光子的能量，所以光电子获得的能量与光强无关，只与光子ν的频率成正比，，将（3）式改写为
（1）
上式称为爱因斯坦方程，其中 和 是光电子的质量和最大速度， 是光电子逸出表面后所具有的最大动能。它说明光子能量 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 0=W/ ，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。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 被称为光电效应的截止电压。
-0.522
-0.408
3
-1.726
-1.348
-1.100
-0.520
-0.410
4
-1.730
-1.350
测定普朗克常数的数据处理方法改进
测定普朗克常数的数据处理方法改进张皓然;李金玉【摘要】光电效应实验中用拐点法确定截止电压时,使用传统方法处理数据后得到的伏安特性曲线较粗糙,会导致误差偏大.而使用数学软件MATLAB处理所得数据,可拟合出光滑的曲线,从而使得误差大大减小,最终得到的普朗克常数的百分差可控制在0.5％内.此法简单可操作性强,易在学生中推广.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2018(031)003【总页数】3页(P109-111)【关键词】光电效应实验;数据处理;MATLAB【作者】张皓然;李金玉【作者单位】浙江海洋大学,浙江舟山 316000;浙江海洋大学,浙江舟山 316000【正文语种】中文【中图分类】O4-39在高校的光电效应实验中测量普朗克常数的方法很多，有零电流法、补偿法、拐点法等[1-5]。
零电流法忽略暗电流、本底电流、反向电流的影响，直接取电流为0时电压的绝对值作为截止电压；补偿法则是在零电流法的基础上尽量减少杂光对实验的干扰，从而减小实验误差；拐点法通过观察光电管的伏安特性曲线从而得出截止电压，利用此法测出的普朗克常数相对误差比较小。
但由于实际处理实验数据时常使用办公软件Excel，大大降低了读取拐点坐标的准确性，同时由于拐点观测的个体差异，会导致实验误差无法控制。
而使用专业数学软件Matlab可使精度大大提高，且实现程序过程简单。
1 实验原理因光电子本身具有初动能，故当AK反接时，光电子克服反向电场力做功，速度减慢。
若到达阳极时的速度刚好为零，则电流表读数为零，此时电压表的示值读数等于截止电压大小(如图1)。
由能量守恒定律有图1 光电效应实验示意图(1)式中Ep为光电子的初动能，me为电子的质量，v为电子的初速度，h为普朗克常数，ν为光的频率，WS为光电子的逸出功(2)式中电子电量e=1.6×10-19C联立(1)(2)式可得(3)(3)式表明，截止电压与入射光频率之间呈线性关系，故在实验中只需获得不同入射光频率ν对应的截止电压US的数据，求得直线的斜率k，就可以通过求出普朗克常数(见图2)。
MATLAB在医学影像物理学实验数据处理中的应用
MATLAB在医学影像物理学实验数据处理中的应用作者：周志尊徐春环仇惠高扬 \【摘要】分析MATLAB在医学院校影像物理实验教学中的应用，指出了MATLAB在医学基础实验教学中推广的意义和可行性，根据作者在医学影像物理实验教学活动中使用MATLAB的经验，提出了实验数据的MATLAB处理方法。
【关键词】 MATLAB；影像物理学实验；教学改革；数据处理1 引言为了适应全国教学改革的发展步伐，全面提升医学院校学科建设和课程体系建设，各医学院校都积极鼓励基础课和专业课教师开展实验课教学改革的尝试。
通过我们在《医学影像物理学》、《电工学》等基础课实验教学中展开应用MATLAB对实验数据进行分析的实践，丰富了实验课教学的内涵，激发了学生应用现代化手段处理问题的兴趣和解决问题的能力。
本研究就在《医学影像物理学》实验课教学中应用MATLAB中的经验进行了总结，并采用教学单个案例进行了分析。
2 MATLAB在国际教学和科研上的应用及发展现状MATLAB已成为一个功能比较强大、性能稳定的软件，得到了广泛的重视和应用。
在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字与信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为内容，几乎成了90年代教科书与旧版书籍的区别性标志。
在那里MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。
在国际学术界，MATLAB已经被确认为是准确、可靠的科学计算标准软件。
在许多国际一流的学术刊物上（尤其是信息科学刊物），都可以看到MATLAB的应用。
MATLAB集计算、可视化及编程于一身。
在MATLAB中无论是问题的提出，还是结果的表达都采用习惯的数学描述方法，而不需要传统的编程语言进行前后处理。
这一特点使MATLAB成为了数学分析、算法开发及应用程序开发的良好环境。
它在数据分析、科学计算、仿真、自动控制、信号处理与通讯、图形分析与处理、图像处理等领域起着越来越大的作用。
基于MATLAB的红外辐射特性与扫描成像仿真实验教学设计
基于MATLAB的红外辐射特性与扫描成像仿真实验教学设计作者：熊丹枫蒋杉傅强刘纯红来源：《现代信息科技》2024年第11期摘要：光电成像原理与实验是应用型本科院校光电信息专业开设的必修实验课程，根据该课程的教学效果反馈，学生普遍认为红外辐射理论复杂且抽象，实验预习效果差，实验原理理解不透彻，实验总结报告抄袭严重等问题，为了解决上述问题和提高课程的教学质量，提升学生的实践创新能力，该教学设计结合MATLAB语言构建虚拟仿真实验平台，革新传统的实验项目，设计内容主要包括红外辐射特性中普朗克定律、计算普朗克常数、维恩位移定律和红外扫描成像的仿真实验，该教学设计将复杂的理论知识形象化，激发学生的学习兴趣和实践动手能力。
关键词：光电成像；红外扫描；MATLAB；仿真实验中图分类号：TP39；G434 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）11-0191-04Experimental Teaching Design of Infrared Radiation Characteristics and Scanning Imaging Simulation Based on MATLABXIONG Danfeng， JIANG Shan， FU Qiang， LIU Chunhong（School of Physics and Materials Engineering， Hefei Normal University， Hefei 230601，China）Abstract： Principle and Experiment of Photoelectric Imaging is a compulsory experimental course offered by the photoelectric information major of applied undergraduate colleges. According to the teaching effect feedback of this course in the college， students generally believe that the infrared radiation theory is complicated and abstract， the experiment preview effect is poor， the experimental principle is not thoroughly understood， and the experimental summary reports areseriously plagiarized. In order to solve the above problems， improve the teaching quality of the course and students' practical innovation ability， this teaching design combines MATLAB language to build a virtual simulation experiment platform and innovate traditional experiment projects. The design content mainly includes the simulation experiment of Planck's law， calculation of Planck's constant， Wien's displacement law and infrared scanning imaging in infrared radiation characteristics. The teaching design visualizes complex theoretical knowledge and stimulates students' learning interest and practical ability.Keywords： photoelectric imaging; infrared scanning; MATLAB; simulation experiment0 引言紅外辐射一般是指波长范围在0.78～1 000 μm之间的电磁辐射，对应的频率范围为300 GHz至400 THz，具有热辐射、分子振动-转动光谱和自由电子的特性，是一种重要的热辐射形式[1]。
基于MATLAB的普朗克常数测定的数据处理
利用Matlab 的图形处理功能，拟合出光电效应中的伏安特性曲线，从曲线中实时采集“抬头点”，快捷、准确的求出普朗克常数。
利用光电效应测普朗克常数是一种最简便有效的方法［1］。
在光电效应现象中，由于反向电流的影响，实际测得的伏安特性曲线（即i～u曲线）并不是与横向坐标轴相交而终止，而是在负方向出现一个饱和值，截止电压ua就是曲线中电流开始变化的“抬头点”对应的电压值。
由于截止电压与入射光的频率成线性关系，因此入射光的频率不同，截止电压也不同。
ua=k（v－v0 ），其中v0为金属材料发生光电效应的截止频率，k 为ua ~v 图线的斜率。
根据爱因斯坦光电效应方程有h=ek，利用该原理可测量普朗克常数h。
在具体实验中，通过更换滤色片，测量不同频率入射光的i～u 数据，作出对应的i～u 曲线，从曲线上确定“抬头点”，得到一组不同频率下的截止电压，再作ua ~v 图线，求出斜率k，即可得到普朗克常数h。
根据测量数据作i～u 曲线时，人工画图随意性较大，作图时往往会改变作图比例，作图繁复［2］，且缺乏对数据进一步的分析和处理。
在实验数据处理时使用Matlab 软件，可拟合出比较准确的i～u 曲线，利用ginput 函数从i～u 曲线中采集“抬头点”。
对不同频率i～u 曲线均做相同处理，可得到一组ua ~v 数据，利用polyfit 函数可快捷、准确的求出ua ~v 图线的斜率，进而求得普朗克常数。
1 拟合i～u 曲线在实验中，由于有五种不同频率（或波长）的光，下面以365nm 波长的为例，给出程序代码。
subplot（2，3，1）%采用子图函数，确定图形输出位置u=-2.10:0.10:-0.80；% u 表示电压，单位：Vi=［-2.0，-2.0，-1.9，-1.8，-1.5，-0.9，0，1.5，3.7，6.7，10.5，14.6，19.6，25.6］；% i 表示电流，单位：（e-10）Ap=polyfit（u，i，n）；y=polyval（p，u）；plot（u，i，'or'，u，y）；%绘制i～u 曲线grid on；xlabel（' 电压（V）'）；ylabel（' 电流（×10^｛-10｝A）'）；title（'i～U 曲线（365.0nm）'）；hold on；［ua（1），ia（1）］=ginput（1）；%采集抬头点坐标plot（ua（1），ia（1），'k^'）；%在i～u 曲线中标出抬头点legend（' 实验数据'，' 拟合曲线'，' 抬头点'，position）；对五种波长的光，均有n=6（拟合级次），position=2（图注位置）。
利用MATLAB进行实验数据处理
2.多项式插值和拟合：
设 a = x0 < x1 < ⋯ < xn = b ，已知有 n +1对节点 (xi , yi ) ， i = 0,1, 2⋯, n ，其中 xi 互不相 同，这些节点 (xi , yi ) ， i = 0,1, 2⋯, n 可以看成是由某个函数 y = f (x) 产生的。 f 的解析表达
2
利用 MATLAB 进行实验数据处理
最小误差平方和，且所用的曲线限定为多项式时，这种拟合方法相当简捷，称为多项式拟合（也 称曲线拟合）。这在分析实验数据，将实验数据做解析描述时非常有用。
拟合和插值有许多相似之处，但是这两者最大的区别在于拟合要找出一个曲线方程式，而 插值仅是要求出插值数值即可。
下面以一维插值为例进行讨论。一维插值在 MATLAB 中可用多项式插值函数 interp1 来实 现，多项式拟合用 polyfit 来实现。
%计算在这些 x 点的多项式值
plot(xcurve,p3curve,'--',xcurve,p4curve,'-.',xcurve,p5curve,'-',x,y,'.')
>> lx=[-1,1.5];ly=[0,0];hold on;
plot(lx,ly,'--',lx,ly-1.3,'-.',lx,ly-2.6,'-');
p=polyfit(x,y,n)
[p,s]=polyfit(x,y,n)
其中，x，y 为已知的数据组,n 为要拟合的多项式的阶次，向量 p 为返回的要拟合的多项式
测普朗克常量实验数据处理
１ 引 言
用 光 电效应法 测普 朗 克常量 是各 高校 普遍 开
设 的 实 验 项 目 ， 实 验 项 目 有 助 于 学 生 理 解 光 的 此
截止 电 压 Ｕ 拟 合 Ｕ 直 线 ， 据 直 线 的斜 率 ， 一 根 是 ／ ， 出普 朗克 常量 ｈ ｅ 一＾ 求 —ｋ ．精确测 定 ｈ的关 键在 于 准 确地 测 出 不 同光 照 频 率 下 的截 止 电 压
０． ＯＯ ４
Ｏ
Ｏ
Ｏ ０
∞ ％ Ｏ Ｏ
Ｏ
跗 ０
一
０． ０ ４８ ０． ０ ４６ ０． ４０ ４
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１７ ．
３ ．Ｏ
０ ８０ ．３
０ ６０ ．３
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４ ．５
０． ２Ｏ ４
一
Ｏ ２Ｏ ．３
８ ．７
３ 数 据 处 理 思 想
根 据 实验数 据 用 Ｉ ｂ Ｅ ８ ６编程显 示 出 ＶＩ ｗ ． ａ 电流 变化率 与 电压 的 关 ｃ 如 图 ２ 电流 变 化 率 随 系 ， Ｕ ¨ ＝ 。 ０ 反 向电压 的减小 从 近 似 为 常数 到 迅 速增 大 变 化 ，
关 键 词 ： 朗 克 常量 ； 止 电压 ； 线 拟 合 ； ｂ ＥＷ 普 截 曲 Ｌａ ＶＩ
中 图分 类 号 ： — ９ ０４ ３
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ５４ ４ （ ０ １ ０ — ０ ５ ０ １０ ６ ２ ２ １ ）３０ ２—４
实验 中通 过 改 变 入 射 光 的频 率 ， 出相 应 测
摘 要 ： 出 了将 实 验 数 据 进 行 分 段 曲线 拟 合 ， 算 出 曲线 方 程 和 交 点 的 方 法 ， 用 Ｌ ｂ Ｅ ． 提 计 并 ａ ＶＩ Ｗ８ ６编 写 软 件 辅 助 数
Matlab在测定普朗克常数实验中的应用
Matlab在测定普朗克常数实验中的应用【摘要】文中采用Matlab软件对普朗克常数实验进行数据处理，避免了繁杂的数学运算过程，增加了数据处理的准确性及快捷性，而且通过友好的用户图形界面，能够直接的给出实验结果，更加直观有效。
【关键词】Matlab 软件；普朗克常量；爱因斯坦光电方程1.引言光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时会有电子从金属表面逸出的现象。
光电效应实验对于认识光的本质及早期量子理论的发展，具有里程碑式的意义。
用光电效应测定普朗克常数是近代物理实验中的重要实验，通过实验可以加深学生对光本性的认识，了解光的波粒二象性。
本文采用Matlab软件处理实验数据，Matlab 强大的图形与计算功能，处理物理实验数据精度高，效果好，可以避免人为计算过程所造成的误差。
同时可以减轻学生数据处理的难度和复杂度，使其把主要的精力用在实验原理及实验内容的理解。
2.实验原理按照爱因斯坦的光量子理论，频率为的光子具有能量，为普朗克常数。
当光子照射到金属表面上时，一次被金属中的电子全部吸收，而无需积累能量的时间。
电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引力，余下的就变为电子离开金属表面后的动能，按照能量守恒原理，爱因斯坦提出了著名的光电效应方程：（1）式中，为金属的逸出功，为光电子获得的初始动能。
由该式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能越大，所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流，直至阳极电位低于截止电压，光电流才为零，此时有关系：（2）阳极电位高于截止电压后，随着阳极电位的升高，阳极对阴极发射的电子的收集作用越强，光电流随之上升；当阳极电压高到一定程度，已把阴极发射的光电子几乎全收集到阳极，再增加时不再变化，光电流出现饱和，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。
光子的能量时，电子不能脱离金属，因而没有光电流产生。
产生光电效应的最低频率（截止频率）是。
将（2）式代入（1）式可得：（3）对于给定的金属材料，是一个定值，与入射光的频率无关。
光电效应测定普朗克常数的Matlab处理设计
光电效应测定普朗克常数的Matlab处理设计王蕴杰;孙燕【期刊名称】《微型电脑应用》【年(卷),期】2014(30)10【摘要】An application of curvature approach to measuring photoelectric effect Planck constant was introduced. The processing program was designed by Matlab, and Experimental data were processed by this processing method. Meanwhile, the attention points in processing course were elaborated. The results showed that this method had high accuracy, the problem of hard decision on cut-off voltage and bigger errors were solved.%介绍了应用曲率处理光电效应测定普朗克常量实验数据的方法，利用Matlab进行了相应处理程序设计，并应用该方法对实验数据进行了分析、处理，同时，对处理过程中的注意点予以了阐述。
结果显示，曲率法应用于光电效应确定普朗克常量的数据时，有较高的精确度，解决了光电效应确定普朗克常量实验截止电压不易确定和实验处理结果误差较大等问题。
【总页数】3页(P8-10)【作者】王蕴杰;孙燕【作者单位】青海师范大学物理系;青海民族大学计算机科学与技术系【正文语种】中文【中图分类】TP311【相关文献】1.借助Excel程序处理光电效应及普朗克常数的测定实验数据 [J], 刘利娜;郭广磊2.光电效应法之普朗克常数测定仪的改进 [J], 赵加强;肖梅;朱坤占3.基于光电效应的普朗克常数的测定与分析 [J], 郎集会;范雯琦4.在光电效应测定普朗克常数实验中测量方法的讨论 [J], 周永军;朴林鹤;吕佳5.在光电效应测定普朗克常数实验中测量方法的讨论 [J], 周永军;朴林鹤;吕佳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于MATLAB的普朗克常数测定的数据处理
基于MATLAB的普朗克常数测定的数据处理
孙庆龙
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2010(000)001
【摘要】利用Matlab的图形处理功能,拟合出光电效应中的伏安特性曲线,从曲线中实时采集"抬头点",快捷、准确的求出普朗克常数.
【总页数】1页(P491)
【作者】孙庆龙
【作者单位】陕西理工学院物理系,陕西,汉中,723003
【正文语种】中文
【相关文献】
1.大学物理实验教学中基于MATLAB的液体表面张力系数测定的实验数据处理[J], 李同伟;王翚;孙红章
2.基于MATLAB的乙酸乙酯皂化反应速率常数测定实验的数据处理与图形绘制研究 [J], 李旭
3.基于MATLAB的铁磁材料居里点的测定实验数据处理 [J], 张容
4.基于MATLAB的铁磁材料居里点的测定实验数据处理 [J], 张容;
5.基于Matlab的棱镜折射率的测定实验的数据处理 [J], 靳伟;马红;孙宇航;邹志纯;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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利用Matlab 的图形处理功能，拟合出光电效应中的伏安特性曲线，从曲线中实时采集“抬头点”，快捷、准确的求出普朗克常数。
利用光电效应测普朗克常数是一种最简便有效的方法［1］。
在光电效应现象中，由于反向电流的影响，实际测得的伏安特性曲线（即i～u曲线）并不是与横向坐标轴相交而终止，而是在负方向出现一个饱和值，截止电压ua就是曲线中电流开始变化的“抬头点”对应的电压值。
由于截止电压与入射光的频率成线性关系，因此入射光的频率不同，截止电压也不同。
ua=k（v－v0 ），其中v0为金属材料发生光电效应的截止频率，k 为ua ~v 图线的斜率。
根据爱因斯坦光电效应方程有h=ek，利用该原理可测量普朗克常数h。
在具体实验中，通过更换滤色片，测量不同频率入射光的i～u 数据，作出对应的i～u 曲线，从曲线上确定“抬头点”，得到一组不同频率下的截止电压，再作ua ~v 图线，求出斜率k，即可得到普朗克常数h。
根据测量数据作i～u 曲线时，人工画图随意性较大，作图时往往会改变作图比例，作图繁复［2］，且缺乏对数据进一步的分析和处理。
在实验数据处理时使用Matlab 软件，可拟合出比较准确的i～u 曲线，利用ginput 函数从i～u 曲线中采集“抬头点”。
对不同频率i～u 曲线均做相同处理，可得到一组ua ~v 数据，利用polyfit 函数可快捷、准确的求出ua ~v 图线的斜率，进而求得普朗克常数。
1 拟合i～u 曲线
在实验中，由于有五种不同频率（或波长）的光，下面以365nm 波长的为例，给出程序代码。
subplot（2，3，1）%采用子图函数，确定图形输出位置
u=-2.10:0.10:-0.80；% u 表示电压，单位：V
i=［-2.0，-2.0，-1.9，-1.8，-1.5，-0.9，0，1.5，3.7，6.7，10.5，14.6，19.6，
25.6］；% i 表示电流，单位：（e-10）A
p=polyfit（u，i，n）；
y=polyval（p，u）；
plot（u，i，'or'，u，y）；%绘制i～u 曲线
grid on；
xlabel（' 电压（V）'）；
ylabel（' 电流（×10^｛-10｝A）'）；
title（'i～U 曲线（365.0nm）'）；
hold on；
［ua（1），ia（1）］=ginput（1）；%采集抬头点坐标
plot（ua（1），ia（1），'k^'）；%在i～u 曲线中标出抬头点
legend（' 实验数据'，' 拟合曲线'，' 抬头点'，position）；
对五种波长的光，均有n=6（拟合级次），position=2（图注位置）。
代码运行后，绘制出iu 曲线，此时鼠标变成“＋”形状，利用鼠标在曲线上点击选取“抬头点”（选点时，可先将图形窗口最大化），ginput 函数获取“抬头点”坐标值并储存到相应数组中。
2 计算斜率k
利用前面得到的截止电压数据，与入射光频率对应，采用polyfit函数，对ua~v 数据进行拟合，得到斜率k。
下面是该部分程序代码。
subplot（2，3，6）
v=［8.22，7.41，6.88，5.49，5.20］；%v 为入射光频率，单位（e+14）Hz
ua=-ua；%考虑到截止电压的定义，ua 转换为正值
p=polyfit（v，ua，1）；
y=polyval（p，v）；
plot（v，ua，'or'，v，y）；
grid off；
xlabel（'\nu（×10^｛14｝Hz）'）；
ylabel（'Ua（V）'）；
title（'Ua～\nu 曲线'）；
k=p（1）；
h=p（1）*16；%把h 以（e-34）JS 的形式显示
txt=｛［'k='，num2str（k），'×10^｛-14｝V\cdots'］，...
［'h='，num2str（h），'×10^｛-34｝J\cdots'］｝；
text（v（5），ua（2），txt）；
3 结果分析
程序运行后，结果如图所示。
ua~v 图线中的k 和h 是利用text 函数标注出来，便于实时观察结果。
另外，还可利用disp［v'，ua'］语句显示与各入射光频率对应的截止电压，便于对实验数据进一步的分析和处理。
实验测得的普朗克常数h＝6．6248×10-34J·s，与公测值比较，百分误差为0.012％，结果较为理想。
4 小结
Matlab 图形与计算功能强大，处理物理实验数据精度高，效果好，还可将学生从繁复的手工数据处理中解脱出来，使其把主要的精力都用在理解实验本身蕴含的物理思想上，给学生更多的思考空间。