通过光电效应实验,验证爱因斯坦方程,并测定普朗克常量.
1准备
点燃汞灯预热.
用专用电缆将微电流放大器的输入端与光电管输出端连接好,将光电管的加速电压输入端和放大器的加速电压输出端也连接好,接通电源,使放大器充分预热(一般为20min左右).
2调整
(1) 将测量范围旋钮调到“短路”,除去遮光孔罩,打开暗箱的观察窗,调整光源及物镜位置,使汞灯清晰地成像在光电管阳极圈中央部位,然后将遮光盖盖好.
(2) 先将功能键拨至“A”,旋转“调零”旋钮使放大器短路电流显示为“0.00”,再将“测量范围”旋钮转至“满度”,旋转“满度”旋钮使电流值显示为“100.00”.然后将“测量范围”旋钮转至所需测量档,再用调零电位器调整为“0.00”.
3 测定光电管暗电流特性曲线
将电表功能键拨至“2V”档,转动电压调节旋钮,使电表显示为-2V,将电表功能键拨至“A”,转动“测量范围”旋钮至10-12档,这时数字表显示出该电压下的暗电流值.按上述方法从-2V至0V之间每隔0.2V测量,并将相对应的电压和电流值作暗电流特性曲线.
4 确定截止电压-U0′
(1) 除去遮光孔盖,装上波长为404.7nm的滤光片,从-2V开始,转动“加速电压”调节旋钮,按步骤3的方法每隔0.1V记一次相对应的电压和电流值,作出光电流特性曲线(在特性曲线的转弯处,可每隔0.05V记一次数据),找出光电流特性曲线与暗电流特性曲线的交点-U0′,即为波长404.7nm时的截止电压.
(2) 按以上方法分别测得波长为435.8nm、546.1nm、577.0nm时的光电流特性曲线,并求得相应的截止电压-U0′.
5 计算普朗克常量h
利用上面所得的数据,根据直线拟合(线性回归)的方法或图解法求出拟合直线的斜率b和普朗克常量h.最后作I-U特性曲线.
注 意 事 项
(1) 应注意不使光照在光电管阳极上.
(2) 测试时,如遇环境湿度大,应将光电管和微电流放大器进行干燥处理,以减少漏电流的影响.
(3) 测定截止电压时,电压的调节应平稳、缓慢,并以光电流为零时反向电压的最小值为该波长的截止电压.如果所用光电管暗电流的测定值均很小,即暗电流可视为零,只要在电流档测试时,漫漫调节加速电压,使光电流显示为零,再将功能键拨至“2V”,所显示的电压值即为该单色光照射时的截止电压-U0′.
(4) 平时应将光电管保存在干燥暗箱内,实验时也应尽量减少光照,实验后用遮光盖将进光孔盖住.
(5) 对精密仪器应注意防震、防尘、防潮.
关于普朗克常数的实验原理及方法如下:
1、原理
在光谱成分不变的情况下,光电流的大小与入射光的强度成正比。光电子的最大初动能,随入射光频率的增加而增加,与入射光的强度无关。
2、方法
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Ux,测量出光电流I的大小,即可得出光电管的伏安特性曲线。
普朗克常量
是一个物理常数,记为h,用以描述量子大小,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现。普朗克常量在量子力学中占有重要的角色,一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hν,ν为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常量。
波粒二象性是微观粒子的基本属性。h是联系微观粒子波粒二象性的桥梁,微观粒子的行为是以波动性为主要特征还是以粒子性为主要特征,是以普朗克常数h为基准来判定的。将微观粒子的波动性与粒子性联系起来的公式是E=hν,P=hλ。
能量E与动量P是典型的描述粒子行为的物理量,频率ν与波长λ是典型的描述波动行为的物理量。将描述粒子行为的物理量与描述波动行为的物理量用同一个公式相联系,这正寓意了波粒二象性,而将二者联系起来的恰恰是普朗克常数h。
根据上述公式可以了解能量为E、动量为P的粒子的频率与波长,结合相应的物理过程自然可以判断是粒子性呈主要特征还是波动性呈主要特征。
普朗克演讲的内容是关于物体热辐射的规律,即关于一定温度的物体发出的热辐射在不同频率上的能量分布规律。普朗克对于这一问题的研究已有6个年头了,今天他将公布自己关于热辐射规律的最新研究结果。
普朗克首先报告了他在两个月前发现的辐射定律,这一定律与最新的实验结果精确符合。然后,普朗克指出,为了推导出这一定律,必须假设在光波的发射和吸收过程中,物体的能量变化是不连续的,或者说,物体通过分立的跳跃非连续地改变它们的能量,能量值只能取某个最小能量元的整数倍。
为此,普朗克还引入了一个新的自然常数h=6.626196×10-34J·s(即6.626196×10-27erg·s,因为1erg=10-7J)。这一假设后来被称为能量量子化假设,其中最小能量元被称为能量量子,而常数h被称为普朗克常数。
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文章不错《测量普朗克常数有什么方法》内容很有帮助