【普朗克常量的测量与其意义的探讨2500字】

普朗克常量的测量与其意义的探讨目录TOC\o"1-2"\h\u26981一、课题的背景和意义 123203二、课题研究现状 226087三、课题研究目的 39297四、研究工作进度安排 34318五、参考文献 3一、课题的背景和意义在物理学的基本常数中，有些是通过实验观测发现的。如真空中的光速C、基本电荷e、磁常数(真空中的磁导率)、电常数(真空中的电导率)等。也有一些是在建立相关定律、定理时被引入或间接导出的，如牛顿引力常数G、阿伏伽德罗常数NA、玻耳兹曼常数kB等。而普朗克常数h则是完全凭着普朗克的创造性智慧发现的。它可以标志以狄拉克的量子电动力学为主线近代物理学史一个时代的特征。普朗克常数是随着量子论而进入物理学的，确定这个常数的第一个数值的也是普朗克本人。1900年10月，德国物理学家普朗克(1858-1947,1918年获诺贝尔奖)根据他的推断对黑体辐射的光谱分布提出了一个修改公式，这个发现提交给了柏林物理学会。1900年12月在柏林的一次演讲中，普朗克宣布了这个问题的解。一个革命性的假定要求空腔(黑体)的总能量以一种特殊的方式起因于腔内的原子，换句话说，每一个原子(以频率v，振动)仅能够获得能量为E=hv倍数的能量，普朗克称之为量子。字母h被用来标记一个新的基本的自然常数。用实验方法来测定普朗克常数，开始于美国物理学密立根(Millikau,1923年获诺贝尔奖)从1914年起对爱因斯坦光电效应定律所作的多次非常彻底的校核实验。密立根根据爱因斯坦光电效应定律，从实验上测出h/e是一恒量，于是结合他所测定的e值，便可把普朗克常数推定出来。普朗克常数在量子物理中扮演了两个基本角色。它是量子化进程的一个量度，这个量度由h的数值决定。此外，它还联系了一个常用的波的特征量一波长，以及一个真正的微观粒子的量一动量P。这些都能够由德布罗意(DeBroglie,1929年获诺贝尔奖)于1924年提出的著名方程人=h/p看出。h的值是用能量单位和时间测定，即在国际单位制中，h的单位是Js，普朗克对h值的最早估计是。1914年，密里根第一次用光电效应原理测了h的值，结果是。自那时起这个值被反复用在了新的技术中。海森堡的矩阵力学与薛定谬的波动力学在本质上是等价的。只是处理问题的方式不同。无论是海森堡通过泊松括号的变换，还是薛定愕通过算符的作用，最终都是巧妙地将普朗克常数h引入才建立了量子力学理论。可见不论是量子化概念的提出还是量子力学的建立都与普朗克常数h紧密相关。因此，说普朗克常数h是量子论的基石和灵魂。综上所述，普朗克常数却是物理学中一个实实在在的、具有重要意义的、神奇的自然常数。它是现代物理学的基石与灵魂。普朗克常数是人类探索自然的过程中最伟大的发现之一。它在20世纪的物理学中发挥了极其重要的作用。相信在21世纪的自然科学、尤其是物理学研究中将发挥更加重要的作用。二、课题研究现状爱因斯坦的光量子理论是在普朗克的量子假说基础上发展得到的。爱因斯坦总结了光学发展中微粒说和波动说长期争论的历史，揭示了经典理论在许多实验事实面前的困境，提出只要把光的能量看成是不连续分布的，而是一份一份地集中在光量子(光子)上，就可以解释光致发光、光电效应、电离等这些现象。对于光电效应，爱因斯坦根据能量转化与守恒原理提出一个方程:其中e为电子的电量，U为截止电压，eU等于电子逸出金属表面的最大动能，h为普朗克常量，v为光的频率，W为电子逸出金属表面所做的功。他不但解释了电子的最大速度与光强无关，还预言了截止电压与频率之间的线形关系。爱因斯坦的光量子理论没有及时地得到人们的理解和支持，主要是因为经典理论的传统观念束缚了人们的思想，他提出截止电压与频率成正比的线性关系，还没有人做出过全面的实验验证，因为要测出不同频率下纯粹由光辐射引起的微弱光电流并不是一件容易的事。精确测量光电流，困难在于许多干扰因素难以排除。测量的电极应放在高真空的洁净环境中，电极表面有接触电位差，氧化膜会影响实验结果，单色光很难获得等。所以，关键在于排除干扰，作出精确可靠的实验结果，找到截止电压和辐射频率之间的关系。许多人都在围绕这个问题进行研究，其中美国物理学家密立根工作得最为出色。他设计了一个特殊的真空管，在这个真空管中安装了相当精巧的实验设备。光量子理论创立后，在固体比热、辐射理论，原子光谱等方面都获得成功，人们逐步认识到光具有波动和粒子二象属性。光子的能量E=hv与频率有关，当光传播时，显出光的波动性，产生干涉，衍射，偏振等现象;当光和物体发生作用时，它的粒子性又突显了出来。后来科学家发现波粒二象性是一切微观物体的固有属性，并发展了量子力学来描述和解释微观物体的运动规律，使人们对客观世界的认识前进了一大步。三、课题研究目的本文在参考了大量的文献和资料的基础上，综述了光电效应实验和用色散及光谱理论测定普朗克常数技术和方法，并结合各方面的研究成果，仔细分析了光电效应中用反向遏止电压法测普朗克常数所产生误差的原因。从实验最佳条件的选取，消除影响实验精度的几种电流出发，对反向遏止电压法测定普朗克常数的方法进行了研究，提出了一些提高测量精度的措施。但要获得高精度的测量效果，光电管前如何加孔径光阑；如何减少光电管阳极污染出现的反向电流、暗电流和本底电流对测量结果的影响。四、研究工作进度安排2017.3.1-2017.3.10：确定毕业设计课题，查阅相关文献，收集资料；2017.3.11-2017.4.1：完成文献综述，英文翻译，开题报告；2017.4.2-2017.4.29：编写算法，设计GUI软件并进行叶片特征参数测量；2017.4.30-2017.6.10：完成毕业论文初稿并进行反复修改，最终定稿。五、参考文献[1]赵鑫珊.普朗克之魂[M].上海:文汇出版社，1999.61[2」阿尔明.赫尔曼.量子论初期史[M].北京:商务印书馆，1980[3]F.洪德著，哪长荫，徐福新译，量子理论的发展[M].北京:高等教育出版社，1994.[4]何圣静.物理定律的形成与发展.测绘出版社，1988年.[5]Galogero.f，1997,Cosmicoriginofguantigation,[J].PhysLettA228335--346[6]物理学会.物理学史专题讲座汇编.1983年.[7]夏宗经编.物理学讲义.黄石师范学院，2010年.[8]中国大百科全书物理卷[M].北京:高等教育出版社，2013.306-307[9]赵家凤.普通物理实验.北京:高等教育出版社，2011.149.[10]马和平，权松，孙宁克