普朗克常数

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1、普朗克常数普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色，马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hv，这关系称为普朗克关系，用方程表示普朗克关系式，E=hν，其中，E是能量，h是普朗克常数，ν是频率。普朗克常数的物理单位为能量乘上时间，也可视为动量乘上位移量。也就是说，普朗克常数就是热辐射的每一份能量和辐射电磁波的频率之商。再简单点说，普朗克常数代表的是某一种单位的能量，也就是说把数值为6.62609

2、3*10E-34J的能量称作普朗克常数，与圆周率相同，是人为定义的一种常数。物质世界能产生普朗克常数，这一定有所原因。有新的观点认为带电粒子做圆周运动时，只要向心力是与到圆心的距离的三次方成反比，就能产生一个常数，这个常数乘以圆周运动频率等于带电粒子动能。如果电子受到这种向心力，那么这个常数就是普朗克常数。通过对电荷群的研究证实电子是受到这种向心力的。普朗克常数是1900年普朗克为了解决黑体辐射能量分布时提出的“能量子”假设中的一个普适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是否需要用量子力学来描述的依据。1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频

3、率为的光子其能量为。当电子吸收了光子能量之后，一部分消耗与电子的逸出功W，另一部分转换为电子的动能，即：上式称为爱因斯坦光电效应方程。光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD是光电管，K是光电管阴极，A为光电管刚极，G为微电流计，V为电压表，E为电源，R为滑线变阻器，凋’节R可以得到实验所需要的加速电位差UAK。光电管的A、K之间可获得从一U到0再到十U连续变化的电压。实验时用的单色光是从低压汞灯光谱中用干涉滤色片过滤得到，其波长分别为365nm、405nm、436nrn、546nrn、577nrn。无光照阴极时，由于刚极和阴极是断路的，所以G中无电流通过。用光照射阴极时，由于阴

4、极释放出电子而形成阴极光电流。(简称阴极电流)。加速电位差UAK越大，阴极电流越大，当UAK增加到一定数值后，阴极电流不再增大而达到某一饱和值IM，IM的大小和照射光的强度成正比。加速电位差UAK变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电位差UAK负到一定数值时，阴极电流变为“0”，与此对应的电位差称为截止电位差。这一电位差用来表示。的大小与光的强度无关，而是随着照射光的频率的增大而增大。实验中可以通过测量截至电压和入射光频率之间的关系来求解普朗克常数。同时光电流的大小和加速电压之间的关系是光电管的伏安特性，在实验中可以测量验证。测试前准备：将测试仪及汞灯电源接通(汞灯及光电管暗箱

5、遮光盖盖上)，预热20分钟。调整光电管与汞灯距离为约40cm并保持不变。用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与测试仪电压输出(后面板上)连接起来(红一红，兰一兰)。测普朗克常数h：测量截止电压：测量截止电压时，“伏安特性测试／截止电压测试”状态键应为截止电压测试状态。“电流量程”开关应处于10-13A档。a．手动测量使“手动／自动”模式键处于手动模式。将直径4mm的光阑及365．0nm的滤色片装在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。此时电压表显示UAK的值，单位为伏；电流表显示与UAK对应的电流值I，单位为所选择的“电流量程”。用电压调节键↑、↓、←、→可调节UAK的值，←、→键

6、用于选择调节位，↑、↓键用于调节值的大小。从低到高按步长为0.01V或0.001V调节电压(从-2V到0V)，观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的UAK，以其绝对值作为该波长对应的Ua的值，并将数据记于表一中。依次换上404.7nrn、435.8nrn、546.1nm、577.0nm的滤色片，重复以上测量步骤。(3)测光电管的伏安特性曲线：此时，“伏安特性测试／截止电压测试”状态键应为伏安特性测试状态。“电流量程”开关应拨到10-10A挡，并重新调零。将直径4mm的光阑及所选谱线的滤色片装在光电管暗箱光输入口上。测伏安特性曲线可选用“手动／自动”两种模式之一，测量的最大范围为-

7、1～50V量时步长为1V，仪器功能及使用方法如前所述。数据处理：1、利用截至电压求解普朗克常数（1）关系数据表格波长λ(nm)365.0404.7435.8546.1577.0频率νi(1014Hz)8.2147.4086.8795.4905.196截止电压U0i(V)手动-1.824-1.450-1.230-0.680-0.520自动-1.822-1.451-1.230-0.677-0.520（2）利用手动数据图解法求普朗克常数拟合直线斜率根据实验公式：可以得出：其中，普朗克常