普朗克常数的测量方法 文档

1、普朗克常数的测量方法作者：XXX 指导教师：李海（山西大同大学物理与电子科学学院, 山西大同037009）摘要：普朗克常数的发现,在物理学的发展史上具有划时代的意义,导致了量子理论的建立。历史上测定普朗克常数的各种方法很多，主要有黑体辐射、光电效应、X射线谱、电子衍射、正负电子湮没以及宏观量子效应等。本文介绍几种近年来常用的测量普朗克常数的五种不同方法：光电效应法、黑体辐射法、origin辅助法、分光计法、通电动圈法。 关键词：光电效应法；黑体辐射法；origin辅助法；分光计法；通电动圈测量方法 1 引言普朗克常数h是普朗克1900年在研究黑体辐射时引入的一个具有划时代意义的常数【1】。它一

2、出现，人们就注意它的数值，历史上测定普朗克常数的各种方法包括黑体辐射、光电效应、X射线谱、电子衍射、正负电子湮没以及宏观量子效应的一些方法【2】。但测量结果总是普朗克常数与其他常数的结合，很难对它进行直接测量，且过程复杂，误差较大。随着科学的发展，实验技术不断提高，测量结果越来越精确，测量方法也越来越多。 2 简介普朗克马克斯·普朗克(1858年4月23日-1947年10月4日)，德国物理学家，出生于德国基尔城。马克斯·普朗克1874年至1877年，在慕尼黑大学学习物理学和数学。1879年转到柏林大学学习并且通过了博士论文，在论文中论述了热力学第二定律。1880年在慕尼黑大

3、学任物理讲师，1885年被基尔大学聘为理论物理特约教授。1900年, 普朗克提出了一个重要的物理学常数普朗克常数，才解开了经典物理学理论研究热辐射规律时遇到的矛盾。基于普朗克常数的假设，他推出黑体辐射的普朗克公式，圆满地解释了实验现象。普朗克早期的研究领域主要是热力学。他的博士论文就是马克斯·普朗克论热力学的第二定律。此后，他从热力学的观点对物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。普朗克最大贡献是在1900年提出了光量子假说。3 普朗克常数的重要意义普朗克常数是现代物理学中最重要的常数之一,它成为区分宏观客体和微观客体的界限。普朗克常数的发现,在物理学的发展史上具有划时代的意

4、义,它第一次表明了辐射能量的不连续性,这是现代物理学中富有革命性的事件。由于它的发现,物理学进入了一个全新的时代,这个理论物理学的新概念导致了量子理论的建立。1905年爱因斯坦在解释光电效应时,将普朗克的辐射能量不连续的假设作了重大发展,提出光是由能量为h的光量子构成的粒子流。爱因斯坦和德拜用量子概念计算了固体中振动能量随频率的分布,由此解释了固体比热在低温下趋于零的特征。后来,科学家们证明了康普顿效应是一种量子效应,是普朗克常数h起重要作用的量子现象,在经典极限下,h趋于零,能谱由分立变连续,X射线被电子散射后波长不变,康普顿效应不存在。光的波粒二象性,是对光的本质的深刻认识,正是表达式=h

5、和p=h/把标志波动性质的和同标志微粒性的E和p,通过普朗克常数h定量地联系起来了。在光的二象性的启发下,德布罗意提出了与光的二象性完全对称的设想,即实物粒子也具有波粒二象性的假设,粒子的能量与波的(角)频率、波矢量间满足德布罗意关系,1926年薛定谔建立了物质波的波动方程,算出了氢原子的量子化能量,与实验完全符合。4 普朗克常数的测量方法参考文献1弗·卡约里.物理学史M.桂林：广西师范大学出版社，2002.2郭奕玲.普朗克常数的测定J.大学物理，1993，12（4）：33-35.5周世勋,陈灏.量子力学教程M.2版.北京：高等教育出版社,2009：3.6梁绍荣,刘昌年,盛正华.普通

6、物理学(第4分册)光学M.3版.北京：高等教育出版社,2005：221-223.7吴丽君，李倩.光电效应测量普浪克常数的三种方法J.大学物理实验，2007，20（4）：50-52.8闵春宗,鲁跃先,王立平.黑体辐射测定普朗克常数J.松辽学刊(自然科学版),1994,(2):43.9刘海力,谢常清,郭平生.利用origin辅助测量普朗克常数J.广西物理,2010,31（1）：52.10林万荣.用分光计测定普朗克常数J.物理实验,1985,5（1）：8-9.Planck's Constant MeasurementsAuthor: BAI Li-xing Guiding Teacher:

7、LI Hai(School of Physics and Electronics Science, Shanxi Datong University, Datong Shanxi, 037009)Abstract: The discovery of Plancks constant which is of epoch-making significance in physics history led to the establishment of quantum theory. There are many kinds of measurementmethods of Planck'

8、s constant in history, mainly include black-body radiation, photo- electric effect, X-rays spectrum, electron diffraction, positron and negatron annihilation ,macro-quantum effect, and so on. This paper introduced five currently available measurement methods: photo- electric effect, black-body radiation, origin auxiliary method, spectrometer method and electric circle method.Key w