《普朗克的定义》PPT课件.ppt

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1、普朗克常数的测量宁夏大学基础物理实验中心光学实验室实验背景资料普朗克能量子假设德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基人，1918年诺贝尔物理学奖金的获得者。普朗克的伟大成就，就是创立了量子理论，这是物理学史上的一次巨大变革。从此结束了经典物理学一统天下的局面。1900年，普朗克抛弃了能量是连续的传统经典物理观念，导出了与实验完全符合的黑体辐射经验公式。在理论上导出这个公式，必须假设物质辐射的能量是不连续的，只能是某一个最小能量的整数倍。普朗克把这一最小能量单位称为“能量子”。普朗克的假设解决了黑体辐射的理论困难。普朗克还进一步提出了

2、能量子与频率成正比的观点，并引入了普朗克常数h。量子理论现已成为现代理论和实验的不可缺少的基本理论。普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔奖金。历史上著名的黑体辐射（black-body-radiation）实验得出了经典理论无法解释的辐射曲线，如图所示。普朗克为解释这个实验而提出了能量子假设，其核心思想是：黑体上的振荡原子由带电谐振子组成，原子的振荡能量不是连续地取值，而是只能取一系列的离散值，ε、2ε、3ε、……nε，而能量ε同频率成正比，即ε=hυ，当振动的原子发射或吸收能量时，是以hυ为单元一份一份进行的，hυ称为能量子（q

3、uantumofenergy）。预习提示什么是光电效应？它具有什么实验规律？光电效应伏安特性含义是什么？什么是载止电压？如何用实验来测量？什么是普朗克常数？如何测量？实验目的了解光电效应；掌握光电效应测量仪的工作原理及测量普朗克常数的方法；学会用计算机数据处理软件处理实验数据。加深光电效应对光量子理论的理解。实验原理——光电效应原理当光照在物体上时，光的能量仅部分地以热的形式被物体吸收，而另一部分则转换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，所以这种现

4、象对认识光的本性，具有极其重要的意义。光电效应实验原理如图1所示。图中A、K组成抽成真空的光电管，A为阳极，K为阴极。当一定频率ν的光射到金属材料做志的阴极K上，就有光电子逸出金属。若在A、K两端加上电压U后，光电子将由K定向地运动到A，在回路中就形成光电流I。图1光电效应原理实验原理——光电效应规律1、光电流与入射光强度的关系光电流随着加速电位差U的增加而增加，加速电位差加到一定量值后，光电流达到饱和值Ih，饱和电流与光强成正比，而与入射光的频率无关。当U=Ua－Uk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，

5、当电位差达到这个值时，光电流为零。如图2（a）所示。图中I~U曲线称为光电管伏安特性曲线。图2光电管伏安特性曲线实验原理——光电效应规律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克服电场力所作的功。即(1)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ε=hν，其中h为普朗克常数量，ν为光波的频率。所以不同频率的光波对应的能量不同。光电

6、子吸收了光子的能理hν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。由此可见，光电子的初动能与入射光频率ν呈线性关系，而与入射光的强度无关。如图2（b）所示。实验原理——光电效应规律3、光电效应有光电阈存在实验指出，当光的频率ν＜ν0时，不论用多强的光照射到物质上都不会产生光电效应，根据（2）式，ν0称为截止频率。4、光电效应是瞬间效应只要入光频率ν＞ν0，一经光线照射，立刻产生光电子。实验原理——普朗克常数测量原理用爱因斯坦方程圆满地解释光电效应的实验规律，

7、同时提供了测普朗克常量的一种方法：由式（1）和（2）可得：hν=e︱U0︱+A，当用不同频率（ν1，ν2，ν3，…，νn）的单色光分别做光源时，就有……任意联立其中两个方程就可得到(3)由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位即可计算出普朗克常量h，也可由ν~U直线的斜率求h。实验原理——普朗克常数测量条件与实际的差别因此，用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。为获得准确的遏止电位差值，要求光电管应该具备下列条件：1、对所有可见光谱都比较灵敏。2、阳极包围阴极，这样当阳

8、极为负电位时，大部分光电子仍能射到阳极。3、阳极没有光电效应，不会产生以向电流。4、暗电流很小。但是实际使用的真空型光电管并不完全满足以上条件。由于存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流（即无光照时的电流），所以测得的电流值，实际上