普朗克常量的测定思考题

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1、普朗克常量的测定思考题一、光电效应与内外光电效应与电光效应1、光电效应：光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectriceffect）。赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应（金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子）。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性

2、，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。光电效应里电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关。光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响。光电效应说明了光具有粒子性。相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的干涉和衍射。2、内外光

3、电效应：光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。外光电效应是被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。内光电效应是被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。3、电光效应：是将物质置于电场中时物质的光学性质发生变化的现象。某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应。电光效应包括泡克耳斯(Pockels

4、)效应和克尔(Kerr)效应。电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性的效应。二、单光子与多光子1、单光子光电效应：我们常说的光电效应为单光子光电效应，也就是每个电子同一时间只吸收一个光子。2、多光子光电效应：当单位体积内同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量。三、h的重要性普朗克常数的发现,在物理学的发展史上具有划时代的意义,它是现代物理学中最重要的物理常数之一，区分为宏观客体和微观客体的界限。在量子力学中占有重要的角色，思普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，有假定

5、电磁波的发射和吸收不是连续的，是一份一份的进行的，算的结果和试验的结果相符。这样的一份能量叫做能量子，一份能量子等于hv,v为辐射电磁波的频率，为一个常数。叫普朗克常数。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。普朗克常数h的发现,标志着物理学从“经典幼虫”变成“现代蝴蝶”,它在系统中所起的作用能否被忽略,成为区分宏观客体和微观客体的界限。量符号数值单位不确定度光速c299792458m/s（精确）真空磁导率μ0410N·A（精确

6、）真空介电常量ε08.854187817…10^-12F/m（精确）牛顿引力常量G6.6259（85）10^11mkg·s128普朗克常量h6.6260755(40)10J·s0.60基本电荷e1.60217733(49)10C0.30电子质量me0.91093897(54)10kg0.59电子荷质比-e/me-1.75881962(53)10C/kg0.30质子质量mp1.6726231(10)10kg0.59里德伯常量R∞10973731.534(13)m0.0012精细结构常数a7.29735308(33)100.045阿伏伽德罗常量

7、Na6.0221367(36)10mol0.59气体常量R8.314510(70)JmolK8.4玻尔兹曼常量k1.380658(12)10J/K8.4摩尔体积Vm22.41410(29)L/mol8.4圆周率3.14159265自然对数底e2.71828183对数变换因子㏒102.30258509一、其他方法测量普朗克常量h1、早期测普朗克常量的几种方法1)光电效应法：本实验已详细地介绍了这种方法，它是通过测量不同频率下遏止电位值，由得到。但这一实验困难之处在于电子能量具有费米分布和电极材料的能带结构，这些因素对爱因斯坦方程有不可避免的影

8、响，其次是很难保证在实验中，金属材料的逸出功函数A值不变。2)X射线光电效应法：罗宾孙（Robinson）在1940年以波长为λ的X射线，把电子从临界吸收波长为的原子能级中释放出