關(guān)于三種測定普朗克常數(shù)方法的討論

李禎 阿爾達克

【摘要】利用DH-GD-5型普朗克常數(shù)實驗儀分別采用補償法、零電流法和拐點法測定普朗克常數(shù)。實驗結(jié)果表明，三種方法測得的誤差相差不是很大，在以后的實驗教學中，建議可根據(jù)學生的實際情況，選擇合適的方法。

【關(guān)鍵詞】光電效應(yīng) 普朗克常數(shù) 誤差

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）06-0235-02

1.實驗測量及數(shù)據(jù)處理

本實驗用的是杭州大華公司生產(chǎn)的DH-GD-5型普朗克常數(shù)實驗儀。我們分別測量了波長為365nm、405nm、436nm、546nm和577nm的伏安特性曲線，如圖1所示（我們在采集數(shù)據(jù)時，根據(jù)測量方法的需要，不同頻率的光，電壓的采集范圍有所不同）。

分別利用零電流法（當光電流I=0A時所對應(yīng)的電壓值）和拐點法（伏安特性曲線中曲線向上抬頭的起始點）選取出5種頻率的光的截止電壓值，而后用補償法通過補償本底電流和暗電流測量出截止電壓如表1。利用最小二乘法對表1的數(shù)據(jù)進行擬合，可得三種方法所對應(yīng)的Ua-v直線的斜率b，由h=b·e可求得相應(yīng)的普朗克常數(shù)h，分別與公認值相比較求出相對誤差，如表2。

2.討論及結(jié)論

本文分別采用補償法、零電流法和拐點法測定了波長為365nm、405nm、436nm、546nm和577nm的光的截止電壓，利用最小二乘法擬合出Uα-v直線的斜率，進而求出普朗克常數(shù)。由表2可以看出，拐點法相對誤差最大為2.2%，補償法相對誤差最小為0.2%，零電流法相對誤差為0.7%。分析原因，對于DH-GD-5型普朗克常數(shù)實驗儀，光電管暗盒采用測h專用光電管，由于采用了特殊結(jié)構(gòu)，使光不能直接照射到陽極，由陰極反射照到陽極的光也很少，加上采用新型的陰、陽極材料及制造工藝，使得陽極反向電流大大降低，暗電流也很低。所以零電流法和補償法誤差較小，而補償法由于補償了本底電流和暗電流的影響，誤差最小。在用拐點法測量時，由于拐點的確定具有一定的不確定性，會增加誤差。從操作方面來說，拐點法比較麻煩，要從大量的實驗數(shù)據(jù)，記錄有用的數(shù)據(jù)繪制曲線，但是有助于訓練學生的動手能力，而補償法和零電流法操作起來相對簡單，也比較容易理解，三種方法各有所長。對于DH-GD-5型普朗克常數(shù)實驗儀，由實驗結(jié)果來看，三種方法測量誤差都不是很大，在以后的實驗教學中，建議可根據(jù)學生的實際情況，選擇合適的方法。

參考文獻：

[1]楊述武，趙立竹，沈國土.普通物理實驗[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]王云志，趙敏.光電效應(yīng)測普朗克常數(shù)的數(shù)據(jù)處理及誤差分析[J].大學物理實驗，2011（4）：93-95.

作者簡介：

李禎（1980-），女，河南周口人，講師，碩士，主要從事物理實驗教學及高能物理方面的研究。