普朗克常数测量的实验

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。

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。

基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数
光电效应法测定普朗克常数是一项基础物理实验，是通过研究光电效应来测定普朗克常数（符号为h）的一种方式。

普朗克常数是物理定律中一个重要的常数，它影响到热力学、光学等物理现象。

其值与许多量子现象有关，因此普朗克常数的准确的测定具有很重要的意义。

光电效应法测定普朗克常数有两种方法：第一种是爱因斯坦-ヒル方法，第二种是思廉斯-威尔逊方法。

爱因斯坦-ヒル方法主要是测定半导体中发生光电效应时，所放射或吸收光子与电子电荷之间的关系。

思廉斯-威尔逊方法是研究普朗克常数在发生激光光电效应中及电子电荷与激光能量所关联的关系。

爱因斯坦-ヒル方法测定普朗克常数的具体实验操作是：测量铋基半导体片材，将研磨涂硅好的片材压入Si的夹头，然后将夹头底座接入电路中，成为一个封闭的系统；然后将强光源聚焦于夹头和片材之间，激发半导体材料，使它发射出电子，接着将其能谱绘制出来；最后根据电荷量分子和光子能量的关系求得普朗克常数的值。

思廉斯-威尔逊方法的实验过程是：首先构造一个电路，电路中要有激光源、金属晶体和放大器等元件；然后将一定能量的光束输出，激发金属晶体，使它产生电离；接着通过放大器将电离电荷数目设定为有限数量，最后通过积分器计算积分，得到普朗克常数的大小。

有了以上两个方法，人们便可以精确测定普朗克常数，并利用该方法进行其他实验中也会经常用到该常数的计算。

由此可见光电效应法测定普朗克常数的重要性。

通过本次实验学习，可以充分体现出基础物理实验中的实用性，使我们能够仔细学习其核心内容，深入理解并巩固学习结果。

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。

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。

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。

测量普朗克常量的方法测量普朗克常量是一个极其复杂和精密的任务，因为其值与微观世界的量子物理现象相关。

普朗克常量（h）是一个基本常量，它在量子力学中用于描述能量的离散性和辐射的特性。

在计算普朗克常量的值时，实验方法通常涉及到一些与光子相关的现象，例如光的辐射频率、能量及粒子数量的计数等。

下面将介绍几种用于测量普朗克常量的常见实验方法：1. 光电效应法：光电效应是描述光和金属之间相互作用的现象。

根据爱因斯坦的光电方程（E = h ν- Φ），其中E是光电子的能量，h为普朗克常量，ν为光的频率，Φ为光电子的逸出功。

通过测量光的频率和光电子的能量，可以得到普朗克常量的值。

2. 涡流衰减法：涡流衰减法（Eddy current damping method）利用了涡流现象的特性。

涡流是指当金属材料或导体中有变化的磁场时，会产生感应电流。

根据感应电流大小的衰减情况，可以计算得到普朗克常量的值。

3. 基于约瑟夫森效应的荧光检测法：约瑟夫森效应是描述被束缚在两个高身势电子之间的原子发生共振跃迁的现象。

这种共振跃迁会导致发射光子的能量有离散的特性。

通过测量共振频率和发射光子的能量，可以得到普朗克常量的值。

4. 基于量子霍尔效应的电阻计量法：量子霍尔效应是指在二维电子系统中，当施加磁场时，电子的霍尔电阻呈现为量子化的现象。

通过测量霍尔电阻的量子化值和磁场强度，可以计算得到普朗克常量的值。

5. X射线研究法：利用X射线的特性和普朗克常量的关系，可以通过测量X射线的特性参数，如频率和能量，来计算普朗克常量的值。

以上只是一些测量普朗克常量的常见实验方法，每种方法都需要使用非常精密和复杂的实验仪器，以及高度精确的数据处理和分析。

此外，为了减小误差，通常需要采用多种方法的组合来测量普朗克常量的值，并对多次实验结果进行平均处理。

值得注意的是，测量普朗克常量的方法需要依赖激光技术、高精度光学仪器以及精确的实验设计和探测技术等。

由于普朗克常量的精确测量对于精确的物理研究具有重要意义，因此，科学界一直致力于推动测量方法的改进和精确度的提高。

测普朗克常数普朗克常数是描述物理现象中的基本单位之一。

它是因为在一些物理领域中常常需要用到该常数，例如在计算物质的能级分布、电子的波长和频率等等方面都需要用到普朗克常数。

本文将重点阐述普朗克常数的定义、测量方法以及物理意义等相关内容。

普朗克常数被定义为：单个能量包（光子）的能量E与其频率f之间的比值，即h = E / f其中，h表示普朗克常数，其国际单位是J·s（焦秒），E代表光子的能量，f代表光子的频率。

普朗克常数的值是一个固定值，它与自然界基本常数之一。

测量普朗克常数的方法主要有两种：一种是通过黑体辐射实验测量，另一种是通过光电效应实验测量。

1.黑体辐射实验测量黑体是一种具有完全吸收和发射性质的物体，具有稳定的温度和辐射出的光谱分布。

在此基础上，可以通过测量其辐射出的光谱分布来测量普朗克常数。

具体测量过程如下：首先需要制备一个黑体，在恒温条件下，让它辐射出光谱分布。

然后将光谱分布数据与普朗克-黑体定律相匹配，从而可以得到普朗克常数的值。

在实际测量中，可以利用大型的辐射源如同步加速器或反应堆来制备黑体，并利用高分辨率的光谱仪来测量其辐射出的光谱分布，进而计算出普朗克常数。

2.光电效应实验测量光电效应是指当金属表面碰到特定波长的光后，会导致电子发射的现象，根据爱因斯坦的光量子假设，这些光量子能量与其频率成正比。

因此，通过测量光子的能量和频率，可以测定普朗克常数。

具体测量过程如下：首先，需要将光照射在金属表面上，从而使得光电子被释放出来。

然后，可以利用测量光电子截止电压的方法，测量光的波长和频率，并进一步推导出普朗克常数的值。

三、普朗克常数的物理意义普朗克常数具有重要的物理意义，它在一些物理领域中发挥着重要的作用，例如：1.在量子力学中，普朗克常数是一个基本常数，它与电子的运动轨道和能量密切相关。

2.在固体物理学中，普朗克常数是描述晶格振动的基本常数，它用于计算固体的热力学性质，例如热容、热导率等。

普朗克常数的测定一、概 述当光照在物体上时，光的能量仅部分以热的形式被物体吸收，而另一部分则转化为物体中某些电子的能量，使电子逸出物体表面，这种现象称为光电效应。

逸出的电子称为光电子，在光电效应中，光显示出它的粒子性质，所以这种现象对认识光的本性，具有极其重要的意义。

二、实验目的：1、了解光的量子性，光电效应的规律，加深对光的量子性的理解。

2、验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常数h 。

3、学习作图法处理数据三、实验仪器 普朗克常数测试仪 汞灯 滤光片 光阑 光电管四、实验原理光电效应实验原理如图四所示，其中S 为真空光电管，K 为阴极，A 为阳极，当无光照射阴极时，由于阳极与阴极是断路，所以检流计G 中无电流流过，当用一波长比较短的单色光照射到阴极K 上时，形成光电流，光电流随加速电位差U 变化的伏安特性曲线如图五所示。

1、光电流与入射光强度的关系光电流随加速电位差U 的增加而增加，加速电位差增加到一定量值后，光电流达到饱和值I H ，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。

当U=U A -U K 变成负值时，光电流迅速减小。

实验指出，有一个遏止电位差Ua 存在，当电位差达到这个值时，光电流为零。

2、光电子的初动能与入射光频率之间的关系光电子从阴极逸出时，具有初动能，在减速电压下，光电子逆着电场力方向由K 极向A 极运动，当U=Ua 时，光电子不再能达到A 极，光电流为零，所以电子的初动能等于它克服电场力所作的功，即 a eU mv =21 （1）图四：光电效应实验原理图 图五：光电管的伏安特性曲线根据爱因斯坦关于光的本性的假设，光是一粒一粒运动着的粒子流，这些光粒子称为光子，每一光子的能量为E=hv ，其中h 为普朗克常量，v 为光波的频率，所以不同频率的光波对应光子的能量不同，光电子吸收了光子的能量h v 之后，一部分消耗于克服电子的逸出功A ，另一部分转换为电子动能，由能量守恒定律可知（2） 式(2)称为爱因斯坦光电效应方程。

实验五 普朗克常数测定一、实验目的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。

二、实验仪器高压汞灯、滤色片、光电管、微电流放大器（含电源)三、实验原理ν的光波,每个光子的能量为νh ,其中，ｈ＝６.6２61×１0—3４焦耳·秒，称为普朗克常数．当频率为ν的光照射金属时，具有能量 ｈν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：s k W h E -=ν （1)这个方程称为爱因斯坦方程。

这里W ｓ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S W h <ν时,不能产生光电子。

即存在一个产生光电流的截止频率0ν(h W S /0=ν）.ν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V K ＡK Ａ的增大,到达阳极的光电子相应减少,光电流减少。

当V KA =U S 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e U Ｓ=k E （2） 这时的反向电压U Ｓ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)(0νν-=eh U s (3） 式中ｈ，ｅ都是常量，对同一光电管0ν也是常量,实验中测量不同频率下的Ｕｓ,做出U s -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U s 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。

普朗克常数的测定【实验目的】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。

【实验仪器】GHg-50A 型高压汞灯、干涉滤色片、光电管、微电流放大器（含电源）【实验原理】爱因斯坦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ν的光波，每个光子的能量为νh ，其中，h ＝6.6261×10-34焦耳·秒，称为普朗克常数。

当频率为ν的光照射金属时，具有能量 h ν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：s k W h E −=ν （1）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h S W <ν时，不能产生光电子。

即存在一个产生光电流的截止频率0ν（h W /=S 0ν）。

本实验采用的实验原理图见图1。

一束频率为ν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V KA （A 接负极），它对光电子运动起减速作用。

随着反向电压V KA 的增大，到达阳极的光电子相应减少，光电流减少。

当V KA ＝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e ＵS ＝ （2）k E 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)(0νν−=eh U s （3） 式中h ，e 都是常量，对同一光电管0ν也是常量，实验中测量不同频率下的U s ，做出U s —v 曲线。

实验6—4 普朗克常数的测定【实验目的】1. 通过实验加深对光的量子性及光电效应的基本规律的了解。

2. 通过光电效应实验，验证爱因斯坦方程，测定普朗克常数。

3. 学习用计算机处理数据。

【实验原理】当光照射到金属表面时光能量被金属中的电子所吸收，使一些电子逸出金属表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子。

电子的定向移动形成电流，称之为光电流。

图6-4-1为光电效应的实验原理图，当频率为ν的光照射到光电管的阴极K 时，即有光电子从阴极逸出，部分光电子跑到阳极A 上从而形成回路，检流计G 即显示光电流。

改变光电效应有如下基本规律：① 光电效应是瞬时效应，从光照开始到电子逸出，时间约为910-秒。

② 光电流与光强成正比，入射光越强，光电流越大。

③ 对任何阴极金属都存在一个阈频率0ν（红限频率），当入射光频率低于阈频率时，无论光强多大，都不会产生光电效应。

④ 光电子的动能与入射光强度无关，它与入射光频率成正比。

上述这些规律是光的波动性理论所不能解释的。

1905年，爱因斯坦在解释光电效应时，发展了普朗克的“能量子”假设，提出了“光量子”概念。

他认为光并不是以连续分布的方式将能量传播到空间，而是以光量子的形式一份一份地向外辐射，每个光子的能量为h ν，其中346.62610J s h -=⨯，称为普朗克常量。

当光照射到金属表面时，光子和金属中的电子发生碰撞，一个电子完全吸收一个光子的能量，一部分能量用来克服金属离子的吸引力（做逸出功），剩下的能量就是光电子逸出后的动能。

p s E h W ν=- （6-4-1）实验6—4 普朗克常数的测定 217这个方程称为爱因斯坦方程。

s W 为逸出功，是金属材料的固有属性，不同的材料具有不同的逸出功。

通过这个方程，很容易解释阈频率、光电子动能与入射光频率成正比等规律。

在光电管两端加上一反向电压，它对光电子的运动起减速作用。

随着反向电压的增大，能到达阳极的光电子会逐渐减少，即光电流减小。

普朗克常数测量的实验
普朗克常数是物理学中一个核心概念，从路德维希·普朗克发表他提出的“现象学定律”以来，普朗克常数在许多物理学理论中扮演着十分重要的角色。

利用实验来测量普朗克常数是物理学家们研究的一个重要基础，也是物理学的核心原理之一。

试验中所测量的普朗克常数是一个未知量，需要用实验进行有效测量。

普朗克常数测量实验可以分为几个基本步骤，首先，实验室采购一些物理测量仪器，如探针、传感器、信号转换器、相位变器、电源等，以及必要的信号电缆等。

接下来，实验制定确定的测量方案，并利用上述仪器完成数据采集，随后进行数据处理和分析，得到结果的可信度。

在普朗克常数测量实验中，除上述所需的仪器外，还需要特别注意环境参数，例如温度、湿度等，温度有可能影响实验结果，这时常在实验前几个小时进行调温，使其稳定在实验要求的温度范围内。

此外，在实验过程中通常需要进行校准，以确保实验的准确性。

普朗克常数测量实验的最后一步是反复测量，对实验结果进行多次测量，这样可以保证实验结果的准确性，得出更精确的数据。

最终，通过对普朗克常数测量实验的测量实例进行分析统计，得到普朗克常数的数据值。

总之，普朗克常数测量实验需要做大量的准备工作，特别是有关仪器和仪器的正确使用，对于实验结果的准确性至关重要。

此外，也需要特别注意环境的控制，以保证实验得到准确的测量结果。

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。

一、实验目的1. 通过光电效应实验，验证爱因斯坦的光电效应理论。

2. 掌握光电效应实验的基本操作和数据处理方法。

3. 测定普朗克常数，并了解实验误差及其来源。

二、实验原理光电效应是指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的现象。

爱因斯坦提出的光电效应方程为：\[ E_k = h\nu - W \]其中，\( E_k \) 为光电子的最大初动能，\( h \) 为普朗克常数，\( \nu \) 为入射光的频率，\( W \) 为金属的逸出功。

当光电子逸出金属表面后，在反向电压 \( U_0 \) 下，光电子会受到电场力的作用，最终达到平衡。

此时，光电子的动能等于电场力做的功，即：\[ E_k = eU_0 \]其中，\( e \) 为电子电量。

将上述两个公式联立，得到：\[ eU_0 = h\nu - W \]通过改变入射光的频率 \( \nu \)，测量对应的反向截止电压 \( U_0 \)，即可得到一系列 \( U_0 - \nu \) 数据。

将 \( U_0 \) 作为因变量，\( \nu \) 作为自变量，作出 \( U_0 - \nu \) 关系曲线。

若该曲线呈线性关系，则斜率 \( k \) 即为 \( \frac{h}{e} \)，从而可以求出普朗克常数 \( h \)。

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）6. 电压表7. 频率计8. 计算器四、实验步骤1. 将光电管接入测试仪，并调整测试仪至合适的工作状态。

2. 使用滤色片和光阑调节入射光的频率和强度。

3. 测量不同频率下光电管的反向截止电压 \( U_0 \)。

4. 将测量数据记录在表格中。

5. 根据实验数据，绘制 \( U_0 - \nu \) 关系曲线。

6. 计算普朗克常数 \( h \)。

五、实验结果与分析1. 根据实验数据，绘制 \( U_0 - \nu \) 关系曲线。