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文档介绍

文档介绍:-
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几种普朗克常数的测定方法
摘要:普朗克常数h 是20世纪初普朗克在研究黑体辐射时引入的,它通过把物质的粒子性和波动性联系到一起,是表达量子规律性的一个标志性常数,在任-
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几种普朗克常数的测定方法
摘要:普朗克常数h 是20世纪初普朗克在研究黑体辐射时引入的,它通过把物质的粒子性和波动性联系到一起,是表达量子规律性的一个标志性常数,在任何表达式中只要有普朗克常数的出现就必然意味着这一表达式的量子力学特征。本文总结了几种常见的普朗克常数的测定方法,有光电效应法、*射线连续谱短波限法、电子衍射法等,并分析了每种方法的优缺点。
普朗克从黑体辐射计算所得
普朗克为了凑合黑体辐射实验数据用拟合的方法猜得黑体辐射能量分布的分布公式:
(1)
对〔1〕取极值得到:
(2)
其中b为维恩常数由实验测得。
对〔1〕式从0到积分并利用斯特藩定律可得:
(3)
其中为斯特藩- 玻尔兹曼常数,由实验确定,联立〔2〕式与〔3〕式可以得出
这就是普朗克在1901年发表的普朗克常量,它只比现代值低1%。
光电效应法
爱因斯坦为了解释光电效应,提出了光电效应方程,当光射到金属外表时能量为的光子被电子吸收。电子把这能量的一局部用来抑制金属外表对它的束缚,另一局部就是电子外表离开它的动能。
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(3)
即,光子的能量减去电子在金属中的结合能等于电子的最大动能,其中V0是截止电压。
将〔3〕式改写为:
测量不同频率下的截止电压,则图的斜率为。
从而得到普朗克常数,1916年密立根就是根据他自己测得的元电荷电量和光电效应的实验结果计算出普朗克常数为:
%。
光电效应法测普朗克常数的优点是实验装置以及表达式简单实验数据容易处理,因此是大学物理实验中测普朗克常数的方法;缺点是由于存在暗电流〔电子的热运动及光电管漏电等原因使光阴极未受光照也会产生的电流〕等原因,难以准确的测量截止电压,容易产生较大的系统误差。
*射线连续谱短波限法
*射线谱由两局部组成,一是连续谱,二是分立谱。连续谱存在一个最小波长称为量子极限,其数值只依赖于外加电压V而与原子序数Z无关。根据*射线的产生机制,如果一个电子在场中得到的动能,当它到达靶子时,他的全部能量就转化成辐射能,则由此发射的光子有可能产生的最大能量显然是
由此得到
由于外加电压V和*射线谱的最短波长都可以由实验测量,因此这个公式可以用来准确的测量普朗克常数。用该方法测量的普朗克常数比较准确,因为最短波长和外加电压都可以从实验中准确的测量,1921年中国学者叶企和帕耳默在杜安的指导下,, 改进* 射线分光仪, 提高*射线强度, 用了较窄的狭缝〔狭缝越小*射线的单***越好,从而的测量误差就越小〕从而大大提高了测量精度,他们得到的结果为:
%,由于这测量的准确度很好,他们的结果在几十年中被人们所采用,著名根本物理常数的评定者伯奇于
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