三、实验原理1.光电效应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。
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：（1）上式称为爱因斯坦方程，其中m和m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v0=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。
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。
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（4）上式表明，截止电压是入射光频率ν的线性函数，如图2，当入射光的频率时，截止电压，没有光电子逸出。
图中的直线的斜率是一个正的常数：（5）由此可见，只要用实验方法作出不同频率下的曲线，并求出此曲线的斜率，就可以通过式（5）求出普朗克常数h。
其中是电子的电量。
图2 U0-v 直线2.光电效应的伏安特性曲线图3是利用光电管进行光电效应实验的原理图。
深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：黑体辐射学院：专业：班级：组号：指导教师：报告人：学号：实验地点实验时间：年月日星期实验报告提交时间：二、实验原理：黑体是指能够完全吸收所有外来辐射的物体，处于热平衡时，黑体吸收的能量等于辐射的能量，由于黑体具有最大的吸收本领，因而黑体也就具有最大的辐射本领。
这种辐射是一种温度辐射，辐射的光谱分布只与辐射体的温度有关，而与辐射方向及周围环境无关。
一般辐射体其辐射本领和吸收本领都小于黑体，并且辐射能力不仅与温度有关，而且与表面材料的性质有关，实验中对于辐射能力小于黑体，但辐射的光谱分布与黑体相同的辐射体称为灰体。
由于标准黑体的价格昂贵，本实验用钨丝作为辐射体，通过一定修正替代黑体进行辐射测量及理论验证。
1．黑体辐射的光谱分布十九世纪末，很多著名的科学家包括诺贝尔奖获得者，对于黑体辐射进行了大量实验研究和理论分析，实验测出黑体的辐射能量在不同温度下与辐射波长的关系曲线如图2所示，对于此分布曲线的理论分析，历史上曾引起了一场巨大的风波，从而导致物理世界图像的根本变革。
维恩试图用热力学的理论并加上一些特定的假设得出一个分布公式－维恩公式。
这个分布公式在短波部分与实验结果符合较好，而长波部分偏离较大。
瑞利和金斯利用经典电动力学和统计物理学也得出了一个分布公式，他们得出的公式在长波部分与实验结果符合较好，而在短波部分则完全不符。
因此经典理论遭到了严重失败，物理学历史上出现了一个变革的转折点。
普朗克研究这个问题时，本着从实际出发，并大胆引入了一个史无前例的特殊假设：一个原子只能吸收或者发射不连续的一份一份的能量，这个能量份额正比于它的振荡频率。
并且这样的能量份额值必须是能量单元hν的整数倍，即能量子的整数倍。
h即是普朗克常数。
由此得到了黑体辐射的光谱分布辐射度公式：式中：第一辐射常数C1＝2πhc2＝3.74×10－16（Wm2）第二辐射常数C2＝hc／k＝1.4388×10－2（mK）黑体光谱辐射亮度由此式给出：2．黑体的积分辐射—－斯忒藩－玻耳兹曼定律斯忒藩和玻耳兹曼先后（1879年）从实验和理论上得出黑体的总辐射通量与黑体的绝对温度T的四次方成正比，即：40 T d E E T T ⋅==⎰∞δλλ（Wm-2）式中T 为黑体的绝对温度，δ为斯忒藩－玻耳兹曼常数：式中k 为玻耳兹曼常数，h 为普朗克常数，c 为光速。
普朗克辐射定律及其应用普朗克辐射定律是研究物体的辐射特性的重要理论基础之一。
它由德国物理学家马克斯·普朗克在19世纪末提出，对于理解物体辐射的本质和性质有着重要的意义。
本文将详细介绍普朗克辐射定律的基本原理以及应用。
首先，我们来了解一下普朗克辐射定律的基本原理。
普朗克认为，物体的辐射是由一系列离散的能量包，即光子，组成的。
这些光子具有不同的能量，其能量与光的频率之间存在固定的关系。
根据量子力学的理论，光的能量是由光子的能量之和构成的，而光子的能量与光的频率有着直接的关系。
因此，物体的辐射强度与其频率和温度有关。
根据普朗克辐射定律，物体辐射的能量密度与频率之间存在一个关系，即辐射强度随频率的增加而增加，且在高频率处有一个峰值。
这个峰值对应着物体的最大辐射能量。
同时，根据斯特凡-玻尔兹曼定律，物体辐射的总能量与其温度的四次方成正比。
这两个定律的结合，构成了描述物体辐射特性的基本理论。
普朗克辐射定律在许多领域都有广泛的应用。
首先，它在天体物理学中有着重要的地位。
根据普朗克辐射定律，我们可以确定恒星的表面温度。
通过测量恒星辐射的光谱，可以计算出其频率、辐射强度和温度。
这些数据对于研究恒星的演化、结构和能量来源等问题有着重要的意义。
其次，普朗克辐射定律也在材料科学领域有着广泛的应用。
通过测量材料的辐射谱，可以推测出材料的温度和组成。
这对于研究材料的性质、制备过程和表面辐射特性等方面具有重要的指导意义。
此外，普朗克辐射定律还被用于光谱仪器的校准和辐射热测量等领域。
普朗克辐射定律的发现对于量子力学的发展也有着重要的启示作用。
它揭示了辐射现象与微观粒子行为之间的内在联系，为量子力学的发展奠定了基础。
在普朗克的发现之前，科学家们长期以来一直使用的是经典的辐射理论，这与实际观测结果存在很大的出入。
普朗克辐射定律的提出，不仅解释了实验现象，也为后来量子力学的建立提供了重要的线索。
总之，普朗克辐射定律是研究物体辐射特性的重要理论基础，对于理解物体辐射的本质和性质有着重要的意义。
黑体实验实验报告一、实验目的与实验仪器实验目的：（1）理解黑体辐射的概念；（2）验证普朗克辐射定律；（3）验证斯特藩一玻耳兹曼定律；（4）验证维恩位移定律；（5）学会测量一般发光光源的辐射能量曲线。
实验仪器：WGH-10 型黑体实验装置二、实验原理（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）1.普朗克辐射定律单色辐射度：第一辐射常数：C1=2πℎc2=3.74×10−16(W∙m2)第二辐射常数：C2=ℎck=1.4398×10−2(m∙k)黑体光谱辐射亮度：LλT=EλTπ(W∙m−3∙Ω−1)2.斯特潘-玻尔兹曼定律辐射度：辐射亮度：L=E Tπ=δπT4(W∙m−2∙Ω−1)3.维恩位移定律黑体在一定温度下所发射的辐射中，含有辐射能大小不同的各种波长，能量按波长的分布情况及峰值波长，都将随温度的改变而改变。
λmax=AT⇒λmax∝1TA=2.896×10−2(m∙k) L max=4.10T5×10−6(W∙m−3∙Ω−1K−5)测出λmax即可求得T4.修正为黑体将钨丝灯的辐射度修正为标准黑体，辐射光谱分布为实验仪器：主机（WGH-10）结构：单色器、狭缝、接受单元、光学系统、光栅、驱动系统1.（直）狭缝：宽度0-2.50mm连续可调2.光学系统：3.机械传动系统4.溴钨灯工作电流三、实验步骤（要求与提示：限400字以内）（1）检查线路，确认正确后接通电源，仪器正式启动（2）启动“WGH-10黑体实验装置”（3）建立传递函数1）将标准光源电流调整为色温2940K时电流所在位置，预热20min 2）基线扫描3）计算传递函数（4）描绘黑体辐射曲线（5）验证黑体辐射定律a.归一化处理b.验证普朗克辐射定律c.验证斯特潘-玻尔兹曼定律d.验证维恩位移定律e.修正发射系数εTf.绘制据对黑体的理论谱线（6）改变色温，重复4）、5）（7）关机四、数据处理（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片）T T拟合结果δ̂=5.5534×10−8w∕m2⋅k4，理论值δ=5.670×10−8w∕m2⋅k4相对误差η1=2.40%，误差较小，符合验证斯特潘-玻尔兹曼定律同样进行线性拟合拟合结果Â=3.016mm∙K，理论值A=2.896mm∙K相对误差η2=3.93%，误差较小，符合维恩位移定律4.绘制绝对黑体辐射能量理论曲线通过软件修正后的图像如图所示。
