使用光电效应测量普朗克常数的实验原理主要基于光电效应的基本原理以及遏制电压与光照频率之间的关系。以下是详细的实验原理说明: 一、光电效应基本原理 光电效应是指当光线照射到金属表面时,如果光线的频率超过一定阈值(即金属的极限频率或称为阈值频率),就会产生电子从金属表面逸出的现象。这些逸出的电子称为光电子。该过程中,光显示出其粒子性质,对于认识光的本性具有重要意义。 二、实验原理步骤 1. 获得不同光照频率下的遏制电压:在实验中,首先需要通过改变光源的频率和强度,测量得到不同频率光线下光电流的变化。特别是要测量在不同光照频率下,光电子逸出所需的最小电压,即遏制电压。 2. 建立遏制电压与光照频率的关系:通过多次实验测量,可以获得一组不同光照频率下对应的遏制电压数据。这些数据可以用来绘制遏制电压与光照频率的关系曲线。理论上,这条曲线应该是一条直线。 3. 计算普朗克常数:由于遏制电压满足公式`Ube = hv/e - W0/e`(其中h为普朗克常数,v为光照频率,e为电子电荷量,W0为金属的逸出功),该直线的斜率为`h/e`。通过计算机模拟可以得到该直线的方程式,进而求得斜率,并最终计算出普朗克常数`h = ke`(其中k为斜率)。 三、实验器材 实验中需要使用到的器材包括光电管、检流计(或微电流计)、直流电压计、直流电源、滤波片组、光源(如汞灯)等。其中,光电管是核心器材,用于将光能转换为电能,并产生光电流。检流计和直流电压计则用于测量光电流和遏制电压。 综上所述,通过光电效应测量普朗克常数的实验原理主要是基于光电效应的基本原理和遏制电压与光照频率之间的关系。通过测量不同光照频率下的遏制电压,建立遏制电压与光照频率的关系曲线,并利用该曲线的斜率计算普朗克常数。