1、關于對普朗克常數的測定的研究摘要:普朗克常數是自然界中一個很重要的普適常數，它可以用光電效應法簡單而又較準 確地求出。本文利用光電效應基本原理，再結合電子的逸出功與動能定理的有關知識得到獲 得普朗克常數的一些量。關鍵詞:普朗克常數光電效應測定一、實驗原理普朗克常數記為h，是一個物理常數，用以描述量子大小。在量子力學中占有重要的 角色，馬克斯普朗克在1900年研究物體熱輻射的規律時發現，只有假定電磁波的發射和 吸收不是連續的，而是一份一份地進行的，計算的結果才能和試驗結果是相符。這樣的一份 能量叫做能量子，每一份能量子等于hv，v為輻射電磁波的頻率，h為一常量，叫為普朗克 常數。光電效應的實驗原

2、理如圖1所示。入射光照射到光電管陰極k上，產生的光電子在電場 的作用下向陽極A遷移構成光電流，增加外加反向電壓U ak，調節一定的大小，當I =0時， 電子恰好到達極板，即動能恰好轉變為零。圖1實驗原理圖按照愛因斯坦的光量子理論，光能并不像電磁波理論所想象的那樣，分布在波陣面上， 而是集中在被稱之為光子的微粒上，但這種微粒仍然保持著頻率(或波長)的概念，頻率為 的光子具有能量E = hv，h為普朗克常數。當光子照射到金屬表面上時，一次為金屬中 的電子全部吸收，而無需積累能量的時間。電子把這能量的一部分用來克服金屬表面對它的 吸引力，余下的就變為電子離開金屬表面后的動能，按照能量守恒原理，愛因斯

3、擔提出了著 名的光電效應方程：hv = - m u2 + A(1)式中，A為金屬的逸出功，2mu 02為光電子獲得的初始功能。由該式可見，入射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子動能越大，所以即使陽極電位 比陰極電位低時也會有電子落入陽極形成光電流，直至陽極電位低于截止電壓，光電流才為 零，此時有關系：eU = mu 2（2）陽極電位高于截止電壓后，隨著陽極電位的升高，陽極對陰極發射的電子的收集作用越強， 光電流隨之上升；當陽極電壓高到一定程度，已把陰極發射的光電子幾乎全收集到陽極，再增加U成時I不再變化，光電流出現飽和，飽和光電流、的大小與入射光的強度P成正比。光子的能量hv A時，電子不能脫

4、離金屬，因而沒有光電流產生。產生光電效應的最 低頻率（截止頻率）是v = A / h。將（2）式代入（1）式可得：eU = hv 一 A（3）o此式表明截止電壓U是頻率v的線性函數，直線斜率K = h/只要用實驗方法得出 不同的頻率對應在的截止電壓，求出直線斜率，就可算出普朗克常數h。實驗儀器：YGP-2型普朗克常量實驗裝置（包括汞燈及電源，濾色片，光闌，光電管、 智能測試儀構成）。二、實驗操作1、實驗前的準備：（1）認真閱讀使用說明書，實驗講義，熟悉儀器面板上的各旋鈕。安放好儀器，用隨機 附帶的屏蔽線將測試儀的“電流輸出”和電輸出端分別連接至電光管暗盒上的“電流輸出” 和“電壓輸出”端。（2

5、）將暗盒拉至距光源40cm處，先用避光罩蓋住光電管暗盒的窗口。再按通電源，讓 微電流測試儀器，預熱20分鐘，汞燈預熱5分鐘。（3）待儀器充分預熱后，將微電流“倍 率”開關置于“調零”檔，慢慢調節調零電位器，使微電流指示表頭顯示為零。再將微電流“倍率”開關置于“滿度”檔，慢慢調節滿度電位器，使微電流指示表頭顯示為100.0.2、測試光電管的I-U特性（1）讓光電源射出孔對準暗盒窗口；測量放大器“倍率”開關置十的負十一次方處。取 去避光罩，換上濾色片。“電壓調節從-3V調起，緩慢增加先觀察一遍不同濾色片下的電流 變化情況，記下電流明顯變化的電壓值以便精確。（2）在粗側的基礎上進行精準測量并記錄。從

6、短波起小心的逐漸切入濾色片，仔細讀出 在不同頻率的入射光照射下的光電流。并記錄在表一中。距離L=40cm光闌孔0=5mm距離L=40cm光闌孔0=5mm數量級10 -11365nmUAK-3-2.5-2-1.6-1.3-1-0.6-0.10Iak-0.2-0.1-0.100.10.20.61.31.4405nmUak-3-2.5-2-1-0.6-0.20.10.40.8Jak-0.1-0.100.10.20.30.50.70.9436nmUak-3-2.5-2-1.5-1-0.20.20.61.3Jak-0.1-0-0+00.10.20.40.60.9546nmUak-3-2.5-1.2-0.

7、6-0.300.511.5Jak00000.10.20.40.70.9577nmUak-3-2-1.5-0.800.511.52.2】ak-0-0+0+00.10.20.40.50.7(3)在精度合適的方格紙上，仔細作出不同波長(頻率)的I-U曲線。3210-1-2-3UAK IAK UAK IAK UAK IAK UAK IAKUAK IAK-4UAK IAK UAK IAK UAK IAK UAK IAKUAK IAK(4)利用以上圖表分別得出下表中的數據:波長(頃)356405546577h(*10A-34j.s)H%頻率(*10A14hz)7.4086.87954.9051.96截止電

8、壓Ug(y)-1.452-1.230-0.677-0.5206.752.1三、數據分析直線斜率 k=0.42191*10-14根據實驗公式：eU 0 = hv - A可以得到；h=ke=6.75*1034j.s其中 e=1.602*1019C,普朗克常數的公認值為；h0=6.626*1034j.s,實驗結果的百分差為：H=(h-h0)/h0=2.1%四、實驗總結1.儀器需要預熱2030分鐘。2.在實驗中應確定零極譜位置，觀測微分筒的“0”與固定套筒上的“0”位線重合，可能發生的零位偏差，實驗中應予以修正。測微螺桿位移0.01nm，恰好對應波長為1nm，逆時針轉動微分筒，波長向長波方向 移動，波長增加，反之，減小。調節測量放大器的零點，在進行測量光電管的伏安特性及其有關實驗的過程中，電 流表的零位一旦調好，千萬不能再動此鈕。電流表的倍率選擇一般在10 -4 口 A或10 -5 口 A檔，使