普朗克常量精確測(cè)量和穩(wěn)定性探討

秦正波

摘要：在光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù)實(shí)驗(yàn)中，分別采用補(bǔ)償法、零電流法和拐點(diǎn)法確定截止電壓，并采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合求出普朗克常數(shù)數(shù)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用同一臺(tái)儀器，熱穩(wěn)定性能對(duì)測(cè)量普朗克常量測(cè)量具有至關(guān)重要的作用，在剛開機(jī)待機(jī)20分鐘條件下，補(bǔ)償法和零電流法測(cè)普朗克常數(shù)的相對(duì)誤差分別為1.15%和1.33%。開機(jī)待機(jī)1個(gè)小時(shí)條件下，補(bǔ)償法和零電流法測(cè)普朗克常數(shù)的相對(duì)誤差則提升至0.02%和0.3%。由于拐點(diǎn)法測(cè)量時(shí)間比較長(zhǎng)，最后總的相對(duì)誤差隨時(shí)間變化不大，因此，拐點(diǎn)法測(cè)普朗克的誤差為0.05%。總的來說，在實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生，在儀器打開待機(jī)并達(dá)到熱平衡條件下測(cè)量普朗克常量，采用補(bǔ)償法和拐點(diǎn)法均可達(dá)到很高的精度。

關(guān)鍵詞：光電效應(yīng)；普朗克常量；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2016）06-0395-01

1.在中學(xué)物理和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中，一個(gè)重要和應(yīng)用廣泛的實(shí)驗(yàn)，即光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

普朗克常數(shù)是自然界中一個(gè)普適常數(shù)，利用該光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)可測(cè)普朗克常量，主要原理是通過測(cè)量光電管截止電壓Ua與對(duì)應(yīng)頻率ν關(guān)系，再經(jīng)處理后得出h值。當(dāng)能量為hν的光子與陰極K中電子作用，光子能量一部分轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能，另一部分克服K金屬表面逸出功Ws，滿足光電效應(yīng)方程：