《普朗克常数测定的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《普朗克常数测定的研究（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要物理学中蕊本物理常数的确立及精密测定与物理学的发展起着相嚣促进的作瘸，准确测豢蒸奉耪理鬻数笼为重要。越骜麓壳零数h 为校零特程懿爨予论绘又餐提供了新的奖于自然界的表述方法和思考，晟子论和爱豳斯坦创立的相对论共同塑造了2 0 世纪人类科技文明。本文首先介缁了物理常数测量的意义，普朗克常数在物理学发展中的重要作用及光电效应实验及其规律。对光电效应法测謦朗克常数进行了理论努凝，讨论了癸接法、整摹法、矮小二乘法帮麓色散及竞谱毽谂浏普朗竞常数的方法，并进行对比研究。在研究了以上各种方法的綦础上，结合备方面的研究成果，仔细分析了光电效虚中用反向遇此电压法测普朗克常数所产擞误差的原因，从实验簸健条件的选
2、取，至4 误差的消除及影响实验精度盼足种电流 琏发，对反瓤遏正电匿法溺定普麓克鬻数的方法进行了深久的研究，改进了实验方浚，提褰了实验精度。关键键：善瓣态零数；光彀效应；癸揍法；熬率法；最，l 、二乘法；鱼教法；反向遏止电联法硕士学位论文M A S T E R ST H E S I SA b s t r a c tT h ee s t a b l i s h m e n to ft h eb a s i cp h y s i c sc o n s t a n ta n dp r e c i s em e a s u r e m e n tp l a yam u t u a lp r o m o
3、t i n gm l ei nt h ed e v e l o p m e n to fp h y s i c s ，e s p e c i a l l yt h ep r e c i s i o no fm e a s u r i n g T h eq u a n t u m sb a s i cf e a t u r eo fP l a n kc o n s t a n tp r o v i d e st h en e wm e t h o d so fe x p r e s s i o na n dt h i n k i n ga b o u tn a t u r a lw o r l
4、dt op e o p l e T h ev i e wo fq u a n t u ma n dt h et h e o r yo fr e l a t i v i t yf o u n d e db yE i n s t e i nh a v eb o t hm o l d e dt h eh u m a n i t y sc i v i l i z a t i o no fs c i e n c et e c h n o l o g yi nt h e2 0 t hc e n t u r y T h i sp a p e ri n t r o d u c e st h em e a n
5、i n go fp h y s i c sc o n s t a n tm e a s u r e m e n t ，t h ei m p o r t a n tr o l ew h i c hP l a n kc o n s t a n tp l a y si nt h ed e v e l o p m e n to fp h y s i c s ，p h o t o e l e c t r i ce f f e c te x p e r i m e n ta n di t sl a w T h em e a s u r e m e n to fP l a n kc o n s t a n
6、tb yt h ep h o t o e l e c t r i ce f f e c ti sa n a l y z e dt h e o r e t i c a l l yt h ee x t r a p o l a t i o nm e t h o d 、t h ec u r v a t u r em e t h o d 、t h el e a s ts q u a r ea l g o r i t h ma n dt h eb o h rt h e o r ya r ed i s c u s s e da n dc o m p a r e di nc o n s t a n t D i
7、 f f e r e n tm e t h o d sb a s e do nt h ea n a l y s i sa b o v ea n dt h er e s e a r c hr e s u h si nv a r i o u sf i e l d sa r ec a r e f u l l ya n a l y z e d A l s ot h i sa r t i c l ed e t a i l st h ee r r o rc a u s e sp r o d u c e db yt h em e a s u r e m e n to fP l a n kc o n s t
8、a n tp r o d u c e db yt h em e a s u r e m e n to fP l a n kc o n s t a n tu s i n gt h ec o u n t e r - s t o p p i n g 罐c o l t a g ei np h o t o e l e c t r i ce f f e c t B yt h ec h o i c e so fo p t i m i z a t i o nc o n c l u s i o na n de l i m i n a t i o no ft h es e v e r a lc u r r e n
9、 t si n f l u e n c i n ge x p e r i m e n to fP l a n kc o n s t a n tb yw a yo fc o u n t e r - s t o p p i n gv o l t a g ea r ep r o f o u n d l ys t u d i e s ，w h i c hc a u s e st h ee x p e r i m e n tm e t h o dt oh a v eb e e ni m p r o v e da n de x p e r i m e n tp r e c i s i o nt oh a
10、v eb e e nb e c o m eb e H e LK e yw o r d s ：P l a n kc o n s t a n t ；p h o t o e l e c t r i ce f f e c t ；e x t r a p o l a t i o nm e t h o dc u r v a t u r em e t h o d ；t h el e a s ts q u a r ea l g o r i t h ma n dt h eb o h rt h e o r y ；t h ei n v e r tc h e c kv o l t a g e颉士举挂论文 M A S T
11、 嚣R S 豫E S l S第一豢引言基本物理常数的确立及精密测定岛物理学的发展起着相互识进的作用。以普朗克常数h 为根本特镬瓣量子谂绘人们掇供了薪啦关于自然界的表述方法秘愚考，傻人们认识由低速宏观领域扩展到高速微观领域”“。量子论和爱因斯坦创立的相对论共胁塑造了2 0 世纪人类科技文明。随着科学技术的发展，光电效应已广泛应用到工农业生产、国防军事和许多科技颁域。遥季亍光电效或安验并邋过实验求取普朗巍常数有助于理解量子理论和更好的认识h 这个普适常数，加深对光的量子性的理磐。I I 物理常量测量的意义物理常数总是伴随着物理学基本定律的发现而确立的；而这些常数的测定既是对物理规律的有力验诞，又馊
12、得应用物理公式作许多数德计算成为可能。物理学的新成莱常为提高物理常数的精度提供条件。而商精度的灏量又可能为新的科学发现准备好基础。精密测定的基本物理常数又可作为单位制和计量单位的基凇。因此，基率物理常数兹糖密溅量裁袋了褒贰物理学与计量学的络台点“。I I 1 最基本的物理常数与物理规律物理学是以观察、实验、量度为耩础的学科。物理学常数校人类探索自然羿、学习物理学中起若非常重要的作用，记住一些蘸要的最基本的物理常数，对我们建立穆理学的数量观念是至关重要的。蕊本物理常数是指巍然弄中的一些普遍适嗣的常数。它们不随时间、地点或环境条件的影响而变化。目前由国际科学技术数据娄曼会( 篱豫e O 躲黪穗荐懿
13、基本物瑾纯攀零数及荬缝台量叛这1 7 5 令，稳鼗在攫荐簸的全袭中。在最常用的简表中，包含1 8 个常数和两个缀合量，还有两个常用的非国黪犟位铡的转换因予，共诗2 2 个毽。基本物理常数瓣发现黪溅量，在物理学浆发展中起了很大的作用。纵观近代物理学史可以看到，一些重大物理现敷的发现和物理新理论、新规律的创立均与基本物理常数贫着密切的关系“1 。例如，光以确定的有限速度传播，这一发现曾对光的电磁波理论起翻了积极作用。从电磁波理论可以根据介电常数6 0 和磁导率计算光速c ，c = l 厶赔。鲜。计算值和理论傻吻合得耀溢好，这瓣毙静赣磁溪论楚一个重桑论据。当年麦竟新书就怒这样论证自己的理论熬。电予瀚
14、笈理楚逶进对魄予麴蘅矮魄e m 静灏定甜确定的，汤姆逊帮他的学生潮不嗣的阴极期不圊的气体做弱投慰绫实验，缝聚都能褥到蕊壤比为因一数屋级e m“1 0 “库仑予克。由她证明各耱条鼹下褥到豹郡是爨撵瓣带壤粒子浅，鸯迄投毒孝辩凭关，与气体成分也光关”。从而发现了“电予”：普朗克建立量子论的同时，出现了普朗克常数h 。曹朗克1 9 0 0 年底用个缆璧不连续的谐援予假设，按照玻尔兹曼的统计方法，推出了黑体辐射公式。普朗克认为黑体辐射的能髓是一份一份的，这一份一份豹能量一建与频率藏正纥，e = hV ，院铡系数h 蹩一个常数，遮就整籍来入稍稔为豹善赣亮常数。囱就哥觉，萋本物遵常数翻现于许多不葡的物理现象
15、之中，每一炎物理现象的规律郄阉确定黪物理龌数捃关。基本物理常数蹙把物理学不弱分嶷学科联系在一越鲍甥毽理论镳条孛懿霪要环节。人们常常认为物理学的所有释分支虽商明显不同”1 ，但实际上却趋相互密切辘联系着的，仔细研究从各个不同领域的实验所褥到豹蘩本锄理常数德，可丝缭我稍掇供关于物理学基本理论的总体一致性和正确性的重要知识。1 1 0 物避学嚣致酌基本伟糟1 、物理学常数决定藿物葳结构屡次的量度在自然嚣中事物在尺度上，太霹以大型1 0 ”m ( 宁密戆；l 力半径) ，小霹鞋夺戮1 0 “5 m ( 核予的半径) ，上下相差几十个数麓级。自然界事物的尺度大小，差距如此悬豫，芷是国瞽适的物瑕学常数跃定
16、的。物质的结构是多屡次的，大到宇宙天体，小到分子、源予和基本粒子，在簿一个物质结构层次里，部存在蹙基本的物理学常数，铡据逡球、太阳鳇壹径，激子、震予靛菠蘩等。物理学蹩一门定黧程度缀薅豹擎辩，它攘遴性强，逻辑严密，实验溅爨帮溪论计算郝达到r 很高的糟度。理论物理学家在详细计算以裁，为了逸择秘建立烩当螅物理霸数学模型，褥饕建立舂荚数量级麴佳计；实验物理学家在麟密测量以羲，砖了选择合适的测量仪器、方法和条件也需要对各物理量进行数缀级的估计。2 、实验溺定物理学常数的意义随着科学技术的不断发展和实验手段、实验方法的f j 趋完善，基本物理学常数黪测试技术越褒越先遴，测量瓣度越来越高，人类对大蠹然静认诞遣越来楚深入。逶避人类探索纂奉穗鬻常数浆琚变，霹淤看磁：基本物迸常数的溅定是随蒋季萼学投术脚发展，特别是物理学的发展露发展的。反过来，由予这些卷数在测定上毂爨蕊精确，也键进了科举技术特别楚物理攀豹迅速发展；在测定物理学常数敦发展避稳2硕士荦住论文 M A S T 嚣R S 秘E S l S中，每个黧本物理常数都已缀各自建立了至少甄个基本
