光电效应测普朗克常数的实验原理主要基于光电效应的基本规律和普朗克常数的定义。以下是详细的实验原理说明: 一、光电效应的基本原理 光电效应是当光线(特别是紫外线、可见光和X射线)照射到金属表面时,如果光线的频率超过一定阈值(称为极限频率或截止频率),就会产生电子从金属表面逸出的现象。这些逸出的电子被称为光电子。 光电效应的实验原理是利用光线的电磁波特性和金属表面的电子结构特性,通过测量光电子的运动规律和光电流的大小,确定光电效应的关键参数,如逸出功和阈值频率等。 二、普朗克常数的定义和物理意义 普朗克常数是量子力学中的基本常量,是自然界的最小能量单位。它表示能量和频率之间的关系,即E=hν,其中E表示能量,ν表示频率,h表示普朗克常数。普朗克常数的符号为h,其数值为:h = 6.626 x 10^-34 J·s。 在光电效应测普朗克常数的实验中,普朗克常数是通过测量不同光照频率下的遏制电压,并做出遏制电压与光照频率的关系曲线来计算的。由于遏制电压满足Ube=hv/e-W0/e(其中Ube表示遏制电压,h表示普朗克常数,v表示光照频率,e表示电子电荷量,W0表示金属的逸出功),则该直线的斜率为h/e。通过计算机模拟得到该直线的方程式并计算出其斜率,从而得出普朗克常数的值。 三、实验步骤和所需器材 实验中需要使用的器材包括光源(如汞灯)、光电管、检流计(或微电流计)、直流电压计、直流电源、滤波片组等。 实验步骤如下: 1. 将光电管连接到检流计(或微电流计)和直流电压计上,并将金属样品放置在光电管的阳极上。 2. 调整光源的频率和强度,使得光电流的大小达到最大值。 3. 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,并绘制出遏制电压与光照频率的关系曲线。 4. 利用计算机模拟得到该直线的方程式,并计算出其斜率k,普朗克常数h可通过公式h=ke得到。 通过以上步骤,即可利用光电效应测量出普朗克常数的值。