利用固体物理LED发光原理测量普朗克常数

普朗克常数是物理学中一个重要的常数,利用二极管的量子特性探讨运用发光二极管来测量普朗克常数。通过测量二极管的伏安曲线,确定其阈值电压,根据相关量子理论,间接得出普朗克常数,通过与光电效应法测量普朗克常数的测量结果相比较,结果表明此误差略大,但作为一种新型的实验方法探索,对于开拓学生的综合素养还是非常有益的。     

拓扑绝缘体可以帮助确定基本常数

一种新发现的叫做"拓扑绝缘体"的材料,可以使物理学家能采用一种新技术确定三个基本物理学常数:光速(c)、质子电荷(e)和普朗克常数(h).美国的几位物理学家建议进行一项新的实验,通过光在这种新材料上的散射来测量精细结构常数(α),而     

能量天平及千克单位重新定义研究进展

质量单位千克是国际单位制7个基本单位中惟一一个仍以实物定义和复现的基本单位.作为一种实物,其量值必然会因为环境因素及使用时的磨损而发生变化.但由于缺少更高一级的参考标准对其进行考察,国际千克原器的真实变化情况无从得知.国际计量委员会建议采用普朗克常数对千克重新定义,号召各个国家开展普朗克常数的精密测量研究工作,并要求至少有三种独立方案提供有效测量数据.自20世纪70年代起,英、美等国采用功率天平方案进行研究,国际阿伏伽德罗常数合作组织则采用了X射线单晶硅密度的方案.为了应对国际单位制的重大变革,2006年中国计量科学研究院提出了用能量天平法测量普朗克常数的新方案,其特点是可避免国外方案中困难的动态测量.2013年原型实验装置研制成功,证实了能量天平方案原理可行.此后,中国计量科学研究院开始了新一代能量天平装置的研制.2017年5月,中国计量科学研究院提交了普朗克常数的测量结果,不确定度为2.4×10~(-7)(k=1),该数据被国际科学数据委员会收入参考数据库.但由于数据的不确定度尚未进入10~(-8)量级,未被用于普朗克常数的定值.目前中国计量科学研究院正对几项主要的不确定度来源进行研究,预计在未来的两年内达可到10-8量级的不确定度.     

从早期宇宙以来，粒子的质量在变吗？

众所周知，有关物理常数的研究一直是非常重要的课题，例如对精细结构常数α值是不是一个绝对常数就是前几年一直争论的焦点，α常数定义为电子电荷的平方与光速和普朗克常数之积的比，它是一个全面反映电磁力强度的量，而电磁力是一个描绘原子间相结合的力，对这个常数在物理界一直存在着两种观点，一派认为α值在变化，另一派则认为它是不变的．     

光电效应测普朗克常数的三种方法

本文简单介绍了光电效应测普朗克常数实验的基本原理及测量截止电压的三种方法。分别利用三种方法对普朗克常数进行测量,对实验数据进行处理、计算,并对结果做了分析、讨论。     

质量单位千克定义的历史、现状和发展趋势

自1889年以来,千克的国际原器作为国际单位制(SI)质量单位的定义。这是SI定义基本单位最后一个人工制造的基准,它的重新定义必将影响着几个其他基本单位。文章介绍了瓦特天平的工作原理以及普朗克常数的实验测定。这些结果对物理学和计量学具有重要的意义。     

微机辅助光电效应实验

本介绍一种借助微机研究光电效应的实验系统，微机作为中心控制单元，完成数据采集和存储，实现大量观测数据的建模和平均。最后给出了普朗克常数的测定结果。     

光电效应测普朗克常数实验单片机数据采集装置

介绍了一种配合光电效应普朗克常数测定仪进行实验数据的自动采集和处理的８０９８单片机装置     

基本物理常数评定的新进展

本文回顾了基本物理常数的评定工作，对１９７３年和１９８６年的推荐值作了比较，并着重介绍里德堡常数、阿佛加德罗常数的测定史和量子霍耳效应对基本物理常数的重要影响，最后讨论了基本物理常数的发展趋势．     

光电效应实验中光阑大小对实验结果影响的探讨

在光电效应测量普朗克常数的实验中,采用零电流法测量遏止电压大小。用Origin软件对测量的数据进行线性拟合,可得到遏止电压与光子频率的关系曲线的斜率,从而能够更加准确的计算出普朗克常数的值。实验结果表明,随着光阑大小的增大,测量结果的相对误差越小,所得到的普朗克常数越精确。     

用"光电效应"法测"普朗克常数"实验分析

笔者在利用“光电效应”法测“普朗克常数”的实验教学过程中，对实验的误差和如何减小误差的方法作了一些探索．     

普朗克常数的测量和作图误差分析

采用作图法处理普朗克常数实验数据是常用的方法，在使用时应注意作图法中的规则和坐标选取原则才能减小作图误差．     

光电效应测普朗克常数新数据处理方法

针对光电效应测普朗克常数实验的数据处理,作者在总结了现有方法的基础上提出了一种新的方法:分段曲线拟合交点法.对测量的数据分为两段拟合,将截止电压左边近似拟合为一次函数:I=a0 +a1U,截止电压右边近似拟合为指数函数和一次函数之和的形式:I=b0+b1U+b2eb3U+b4,用SPSS和Matlab软件对测量的数据进行处理,拟合得到两个函数,利用这两个函数求出分段曲线的交点,即为截止电压,再求得普朗克常数.并将该方法得到的结果与其他方法做了对比,表明分段曲线拟合交点法有明显优点.     

基本物理常数的精密测量──它在物理学和计量学中的意义

基本物理常数是物理学的一些普适常数,据不完全的统计,约有三十几个,它们之间有着深刻的联系.选择独立的五个常数,可以表示所有其他基本常数或组合量.这五个常数是:电子电荷e,电子静止质量me,普朗克常数h,真空中光速c和阿伏伽德罗数NA.因为质量、电荷和作用是量子化的,其相应的常数为me、e和h.质量和能量相联系的常数是c,通过h从能量过渡到频率(时间)和长度单位.阿伏伽德罗数NA是联系宏观量与微观量的常数.通过me,e,h和c可以描述在量子电动力学范围内的微观物理学.加上NA又与宏观电动力学建立了对应的关系.因此,这些独立常数相当于物理学…     

基本物理常数概述及牛顿引力常数的测量

据不完全统计,基本物理常数有160余个之多,覆盖物理学各个领域。自国际科学技术数据委员会(CODATA)1973年首次发表国际推荐值以来,至今已发表了6次推荐值。文章介绍了基本物理常数的分类以及近期发表的基本物理常数领域的主要成就。这些成就及新的突破对物理学和计量学具有重要的意义。牛顿引力常数是测量万有引力的重要常数,具有深远的意义,但其数值极小,因此测量难度很大;二百余年来,科学家精益求精,不断更新方法,以求减小其测量的不确定度。     

用origin软件处理物理实验数据

本文介绍了用origin软件处理光电效应测定普朗克常数实验数据。     

光电效应测普朗克常数的数据处理及误差分析

在光电效应测量普朗克常数的实验中,采用零电流法测遏止电压,实验操作的可重复性好.不论是采用逐差法还是线性回归法,计算得出普朗克常数的相对误差都在2.5%之下,甚至相对误差小到0.03%,而且通过对该实验数据处理及分析,发现同一次实验数据,用不同的数据处理方法,相对误差竟相差几十倍.     

利用色散法探索玻尔氢原子理论测量普朗克常数

普朗克常数是物理学中一个重要的常数,利用测角仪器分光计,探索用玻尔氢原子理论来测普朗克常数。根据最小偏向角测量三棱镜折射率的原理,利用分光计测量三棱镜的折射率来研究光的色散规律,测量棱镜材料对不同波长入射光的折射率,得到棱镜材料的色散曲线和拟合方程。根据玻尔的氢原子理论,用分光计测出氢原子光谱四条谱线（α,β,γ,δ）的偏向角对应的折射率,由科西经验公式计算出相应的波长。     

测量条件对普朗克常数的影响

探讨了测量的时间,光源和光电管之间的距离,通光孔径以及电压正反调节对普朗克常数测量的影响,利用零点法测量了大学物理光电效应测普朗克常数实验中的遏止电压,对五种不同频率的光进行了其伏安曲线的测量,通过Origin软件拟合遏止电压和光频率的直线进而测算普朗克常数并对数据进行了分析。     

对普朗克常数h的思考

 1900年普朗克(Planck)为解释黑体幅射的能量-波长实验曲线,提出辐射能量的不连续性概念,即任何能量都是某最小能量的整数倍,而此最小能量中的比例系数便是普朗克常数h,h=6·63×10^-34焦耳·秒(J·s)。物理学为简化公式常用h-=h/2π,h-称为约化普朗克常数。h是微观现象量子特性的表征。h的提出是对传统物理的划时代挑战,开创了量子力学的新纪元。常数h的推导19世纪末,在物理学上空飘起的一朵乌云是黑体(只能吸收而不能反射或透射电磁幅射的物体)辐射能量按波长的分布曲线在整个波段理论计算和实验结果总是不一致。其中维恩导出的公式适合短波部分而瑞利-金斯导出的公式适合长波部分.