1楼:杨好巨蟹座
这个实验主要是根据爱因斯坦的这个方程来做的 eu=1/2mv^2=hv-hv0
当用频率为v的光照射时,会有光电子出来,然后加上电压,电子会减速,当观察不到光电流时说明 eu=1/2mv^2,此时的u就是截止电压.
用不同的频率的光激发金属材料,得到对应的截止电压u,根据这些点会得到一条直线.
即:u=hv/e-hv0/e .直线斜率是h/e,截距是hv0/e,e是电子的电量,能求出h和v0
v0是截止频率.
用光电效应测普朗克常数中的截止电压和截止频率分别是什么
2楼:匿名用户
改变入射光频率测量光电流,出现光电流的光的最小频率为截止频率。
出现光电流后,施加方向电压,使得光电流等于零的最小电压为截止电压。
为什么可以通过光电效应实验测定截止电压的方法去求普朗克常量
3楼:angela韩雪倩
爱因斯坦的量子论提出光子的能量e=hv,光子到达金属板上激发电子形成光电流。
电子具有的初能量w0=hv-w(逸出功),电子到达阳极时如果阳极板连接电压源负极,电子能量变小,如果我们测出电流恰为零时的电压,eu=hv-w,测量多次记录数据画图处理数据即可得出h的值(用最小二乘法得出的h值与公认值最接近)。
按照粒子说,光是由一份一份不连续的光子组成,当某一光子照射到对光灵敏的物质(如硒)上时,它的能量可以被该物质中的某个电子全部吸收。
电子吸收光子的能量后,动能立刻增加;如果动能增大到足以克服原子核对它的引力,就能在十亿分之一秒时间内飞逸出金属表面,成为光电子,形成光电流。
用最小二乘法拟合怎么求侧普朗克常量
4楼:匿名用户
我们在做光电效应和普朗克常量的测定实验时,使用零电流法测定普朗克常量h,对同频率的入射光的截止电压取平均值,绘制出u-f的实验图线,用**法求解h,但是这种方法误差较大,因而想出要用一元线性回归最小二乘法求出普朗克常量,从而减少误差。
1.用作图法求解普朗克常量
实验原理是通过掌握光电效应的原理和爱因斯坦光电效应方程(h=1/2mv^2+w),从而得出截止电压u和入射光频率f的线性关系:u=h/e(f-f0),从而从u和f的实验关系图中可以求出普朗克常量h和阴极材料的截止频率f0.
实验主要是通过改变入射光的频率,测出相应截止电压us,在直角坐标中作出us ~υ关系曲线,若它是一根直线,即证明了爱因斯坦方程的正确,并可由直线的斜率k=h/ υ,求出普朗克常数。
普朗克公式推导
5楼:
黑体是指在任何温度下,对于各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于1的物体
黑体辐射的能量是由电磁场的本征振动引起的,为简化推导过程,在此将黑体简化为边长为l的正方形谐振腔。如图示:
则腔内的电磁场满足亥姆霍兹方程:
(1)用分离变量法,令
则(1)式可分解为三个方程:
其中得(1)式的驻波解为:
由在x=0,x=l,y=0,y=l,z=0,z=l上的边界条件 及 可得:
, ,(其中 , , 满足关系 )
则 (j表示第j个本征态)的绝对值为:
换成第j个本征态的频率得:
当 时, 和 可视为连续变化,不必取分立值,即有:
(2)(2)式表明在整数n空间一组整数 即对应一个本征模的频率。因此,频率区间 内的本征模数,在数值上等于整数n空间内数值半径由 范围内球壳体积的八分之一,即:
(v为腔的体积)
又因为每一个频率为 的单色平面波还存在着两个独立的相互垂直的偏振态,则频率间隔 内的本征模数为:
设 表示温度为t,频率为 的本征振动的平均能量, 为相应的能量密度,则振动频率在 到 之间的能量为:
(3)本征振动是简谐振动,由三维谐振子的能量本征值: (n=0,1,2…)
系统处于热平衡状态时,处于各本征能量的谐振子分布遵从麦克斯韦-波尔兹曼分布律:
即: 所以: (4)
若令 ,
则(4)式可改写为:
由所以:
代入(3)式得:
此即为planck黑体辐射公式。
若按经典理论,由热力学与统计物理的能量均分定理可知平均能量为:
则:此即为rayleigh-jeans黑体辐射公式。
两公式的曲线与实验曲线的符合情况如图:
6楼:匿名用户
利用光电效应现象测定普朗克常数
一、实验原理
光电效应的实验原理如(图1)所示。入射光照射到光电管阴极上,产生的光电子在电场的作用下向阳极迁移构成光电流,改变外加电压,测量出光电流的大小,既可得出光电管的伏安特性曲线。
爱因斯坦提出著名的光电效应方程:
(为金属的溢出功,为电子获得的初始动能) (1)
阳极电位为于截止电压,光电流才为零,此时有关系式:(2)
将(2)式代入(1)式可得: 或 (3)
上式表明截止电压是频率的线性函数,直线的斜率为,只要用实验的方法得出不同的频率对应的截止电压,求出直线的斜率,就可算出普朗克常数。
二、实验仪器:zky-gd-4智能光电效应(普朗克常数)实验仪
三、实验要求:
用两种方法求出普朗克常数:
1.作图法求普朗克常数
通过实验数据,得出-直线的斜率,即可用求出普朗克常数,并与的公认值比较求出相对误差,式中,。
2.用最小二乘法处理数据求出普朗克常数
四、数据记录及处理:(举例)
波 长(nm)
365.0
404.7
435.8
546.1
577.0
频率8.214
7.408
6.879
5.530
5.196
截止电压
手动1.792
1.488
1.242
0.688
0.542
自动1.792
1.490
1.244
0.688
0.546
平 均 值
1.792
1.489
1.243
0.688
0.544
1. 用做图法求普朗克常数:(坐标纸上作图)
由图得直线上两点的坐标为 、
于是得直线的斜率为:
普朗克常数为:
相对误差为:
2. 最小二乘法求普朗克常数:
用表示频率,用表示截止电压,根据最小二乘法得:
直线的斜率为:
比较两种方法可看出:
1. 通过作图法求普朗克常数比较直观,但由于数据点太少,所做直线斜率变化比较大,于是误差也比较大。(见图)
2. 应用最小二乘法求普朗克常数,计算过程比较繁琐,但从公式的推倒过程可以看出结果较为可靠。
五、实验注意事项:
1. 要正确连线并调试仪器。
2. 实验结束后及时按要求关闭仪器,注意保护光电管。
六、思考题
1. 光电效应的实验规律有哪几方面?用波动理论去解释时遇到了那些困难?
2. 根据爱因斯坦的光子假说,如何解释光电效应的实验结果
测普朗克常量中,作出了u-v的实验数据图,怎么求得斜率?
7楼:忐小忑儿慎
答案:光电效应测普朗克常数的斜率是h/e
根据爱因斯坦光电效应方程:hv=1/2mv^2+a入射到金属表面的光频率越高,逸出的电子动能越大,所以即使阳极电位比阴极电位低时也会有电子落入阳极形成光电流,直至阳极电位低于截止电压,光电流才为零,此时有关系
eu0 = hν-a
此式表明截止电压u0是频率 ν 的线性函数,直线斜率k = h/e,只要用实验方法得出不同的频率对应的截止电压,求出直线斜率,就可算出普朗克常数h。
如何计算上限截止频率与下限截止频率
8楼:孤傲一世言
计算方法:
利用系统函数的模来表示电路的放大倍数,
由于20lga(ω)=-3db,解得a(ω)=10^-0.15=0.707945784≈1/√2。
又因为a(ω)=|h(jω)|,则|h(jω)|^2=1/2。
在高频端和低频端各有一个截止频率,分别称为上截止频率和下截止频率。两个截止频率之间的频率范围称为通频带。
当保持输入信号的幅度不变,改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍,即用频响特性来表述即为-3db点处即为截止频率,它是用来说明频率特性指标的一个特殊频率。
扩展资料:
截止频率有时被定义为电子滤波器的导通频带和截止频带的焦点,例如电路标称输出信号减3分贝的位置的频率。在带阻滤波器中,截止频率则被定义在输出信号能量大幅上升、失去“阻止”信号效果的位置。在波导管或者天线的例子中,截止频率通常包括上限频率和下限频率。
当信号频率低于这个截止频率时,信号得以通过。当信号频率高于这个截止频率时,信号输出将被大幅衰减,这个截止频率即被定义为通带和阻带的界限。
通带范围内频率的信号可以通过,频率位于截止频率两侧的信号则大幅衰减。与带通滤波器相反, 带阻滤波器可以抑制、衰减指定频率附近范围的信号;而在其他频率范围的信号则可以顺利通过。右图是一个带阻滤波器的波德图。
光电效应测普朗克常数思考题 5
9楼:匿名用户
在光的照射下,从金属表面释放电子的现象称为光电效应。光电效应的基本规律可归纳为:光电流与光强成正比;入射光频率低于某一临界值 时,不论光的强度如何,都没有光电子产生,称 为截止频率;光电子的动能与光强无关,与入射光频率成正比。
爱因斯坦突破了光能连续分布的观念,他认为光是以能量 的光量子的形式一份一份向外辐射。光电效应中,具有能量 的一个光子作用于金属中的一个自由电子,光子能量 或者被完全电子吸收,或者完全不吸收。电子吸收光子能量 后,一部分用于逸出功 ,剩余部分成为逸出电子的最大动能为
(1)此式称为爱因斯坦方程。式中 为普朗克常数,公认值为6.626176×10-34 。
即存在一截止频率,此时吸收的光子能量恰好用于电子逸出功,没有多余的动能。由上式可知,当 时,则 ,存在一截止频率 ,此时吸收的光子能量 恰好用于电子逸出功 ,没有多余能量。因而当 时没有光电流,只有入射光的频率 时才有光电流。
由于不同金属的逸出功数值不同,所以有不同的截止频率。当 时,光电子具有较大动能,在阳极不加电压,甚至阳极电位低于阴极电位时,也会有光电子到达阳极,产生为光电流。
图 1本实验采用减速电场法,如图1所示。单色光透过光电管的玻璃口照射到阴极k上,从k发射出的光电子向阳极a运动,在阳极加上相对阴极为负的电压u0,以阻止光电子向阳极运动。随着反射电压u0的增加,到达阳极的电子数减少,光电流减少,当反向电压满足
(2)将没有光电子到达阳极,光电流为零。称u0为截止电压。由(1)和(2)两式得
即(3)
将 代入(3)式有
(4)(4)式表明,对同一种光电阴极材料制成的光电管,其截止电压u0和入射光频率 成线性关系。直线斜率k=h/e。当 时,u0=0,没有光电子逸出。
对于不同频率的光,可以得到与之对应的i-u特性(光电伏安特性)曲线和截止电压u0的值,可在方格坐标纸上作出u0~ 图线,根据已知的电子电量e值和图线斜率k即可确定普朗克常数h的值。
对于本实验还需要说明
1)暗盒中的光电管即使没有光照射,在外加电压下也会有微弱电流,称暗电流。其主要原因是极间绝缘电阻漏电和阴极在常温下的热电子发射等。暗电流与外加电压基本上成线性关系。
2)阳极上沉积有阴极材料,遇到由阴极散射的光或其它杂散光的照射,也会发射光电子,反向的电压对阳极发射的光电子起加速作用,形成反向饱和电流。
由于以上原因,致使实测曲线光电流为零时所对应的电压并不是截止电压,真正的截止电压在该曲线的直线部分与曲线部分相接的点c处,如图2所示。图 2
请问遏止电压与截止频率的关系是什么
1楼 裂空的破晓 关系由爱因斯坦光电效应方程而来。 h v eu止 w ,式中v是入射光频率,u止是反向截止电压,w是材料的逸出功。 光电效应中遏止电压与截止频率分别由什么决定 2楼 love就是不明白 光电效应中截止频率由金属本身的材料决定,金属种类不同,截止频率 0不同 由爱因斯坦光电效应方程 ...