物理学中的常量

 物理学中有很多重要的常量,如万有引力常量G、基本电荷量e、普朗克常量h、光速c等,它们都是具有特征性的普适常量,当方程中出现某一常量时,该方程一定与某一特定的物理学内容相联系。例如出现G时表示方程与万有引力有关;出现e时表示与电学有关;出现c时表示与相对论有关;出现h时表示与量子论有关。这些常量的出现以及测定它们数值的过程,往往是漫长而曲折的,与此相应的是物理学理论的发展和完善。本文试图从历史的角度考察这一过程,重温物理学先驱们的伟大思想历程,并从中受到启发。万有引力常量G万有引力定律是牛顿对人类最伟大的贡献之一。     

基本物理常量推荐值在大学物理教材中的应用现状

介绍基本物理常量推荐值及其发展,调查了近年来出版的大学物理教材,结果显示大部分教材并没有引用最新的基本物理常量国际推荐值.     

测普朗克常量实验数据处理

提出了将实验数据进行分段曲线拟合,计算出曲线方程和交点的方法,并用LabVIEW8.6编写软件辅助数据处理,确定了截止电压U,经线性拟合可方便地得到精确的实验结果.     

基于荧光光谱的玻尔兹曼常量测量

玻尔兹曼常量的准确测量有助于对温度基本单位的重新定义.本文提出了一类测量玻尔兹曼常量的方法——荧光光谱方法:根据电子占据不同能级的玻尔兹曼分布规律,通过测量不同温度下荧光材料的荧光光谱,分析温度对荧光强度比例的影响,推导得到玻尔兹曼常量kB与hc(普朗克常量与真空光速的乘积)的数值关系.kB值的初步测量结果与目前COD...     

用磁化率测量普朗克常量的新方法

基于普通物理实验仪器———磁天平,开发出用于近代物理实验测量普朗克常量的简易新方法.     

光电效应演示和普朗克常量测定仪

在光电效应演示实验中．用LED光源代替汞灯,既可增强实验演示效果,又可定量计算普朗克常量．     

运用Matlab辅助测量普朗克常量

分析了光电效应实验测定普朗克常量传统方法的局限性,运用平移切割法并使用Matlab软件,通过三次样条插值确定"准遏止电压"和最小二乘法拟合,可方便地得到精确的实验结果.     

趋近平均法测量普朗克常量

为解决光电效应实验中的测量误差较大问题,提出了“趋近平均法”对普朗克常量进行测量,可使测量误差由使用拐点法的34%降至13.5%.     

普朗克常量测定仪的改进

对普朗克常量测定仪的电路部分进行了改造,采用由三端可调稳压器LM317和LM337组成的正负双电源电路,用运算放大器OPA128LM作为电流-电压转换器,电流测量范围可达10-8~10-14A,并总结了在实际电路设计和制作中,提高仪器精度和稳定性的方法.     

耐人寻味的物理常量

 如果说钢琴、小提琴、马头琴等乐器能为我们奏响美妙动听的音乐,那么,在研究物理学的过程中,我们围绕一些物理常量,能够讲述许多有趣动人的故事。它们的问世,为物理理论建立创造了最基本的前提条件。物理学中有许多常量。回顾一下物理学发展史,从经典物理到现代物理,从普通物理到理论物理,最引人注目的物理常量是重力加速度g、玻耳兹曼常数k、真空中的光速c、普朗克常数h。它们在揭示物理现象及其规律,建立物理理论过程中都具有划时代的意义。     

从一道上海高考题谈起——通过单摆测万有引力常量G

从2021年上海市一道物理高考题说起,简单叙述通过单摆测量万有引力常量G的历史.从最早17世纪牛顿提出想法,接着18世纪的榭赫伦实验,到最近的双单摆F-P腔法,简略向读者介绍单摆测G的发展历程.     

一种根据布朗运动测量玻尔兹曼常量的新方法

利用显微镜和CCD图像采集工具对聚丙烯小球的布朗运动进行了研究,通过拍摄粒子运动图像并利用MATLAB程序进行图片处理,读取每一时刻布朗粒子的坐标.基于对大量数据的统计分析,计算出了玻尔兹曼常量,与理论值的相对误差约为4%.同时,验证了布朗运动位移服从正态分布以及粒子位移均方值与时间成正比的关系.     

用发光二极管的电致发光过程测普朗克常量

按光电效应原理普朗克常量可通过光电倍增管的反向截止电压测得,由于受环境光以及光电管本身噪声电流的影响,结果的精度不够理想。而发光二极管是在外界电场作用下通过PN结上的载流子相互复合产生自发辐射,辐射光子的能量直接决定于外加二极管的正向导通阈值电压,不受外界因素的影响,因此能得到较理想的结果。     

用X射线衍射仪测量普朗克常量

讨论了用X射线衍射仪测量普朗克常量的误差来源和改进方法.由于仪器结构和所用透明单晶样品对谱线的展宽效应使不同电压对应的最短波长测量值减小,在计算普朗克常量时应对实验测量的各最短波长进行修正.结果表明用修正的最短波长拟合得到的普朗克常量与理论值基本一致.     

基于发光二极管的普朗克常量的测量

采用电流表外接法测量发光二极管的伏安特性,确定正向阈值电压;使用多通道光谱仪测量LED的光谱特性,确定与阈值电压对应的LED辐射光的峰值波长,从而计算出普朗克常量.发蓝光、红光及绿光LED测量结果表明h的理论值处于测量值的置信区间内.     

基于Excel的普朗克常量测定实验的数据处理

为了解决实验中确定截止电压随意性强和结果误差大的问题,应用易于学生掌握的Excel软件对实验数据进行拟合,通过得到拟合曲线的微分方程确定光电流变化率的"拐点",客观获取准确截止电压,简单快速地得到较好实验结果.     

Origin软件在普朗克常量测定实验中的应用

为解决利用光电效应测量普朗克常量实验中拐点法读取遏止电压的随意性和测量误差较大问题,利用Origin软件,对光电管伏安特性曲线求微分,再在微分曲线上确定拐点,获得准确的遏止电压,方便地得到较好的实验结果。     

基于芯片级控温技术的玻尔兹曼常量测定仪

为解决测量玻尔兹曼常量时获取PN结真实温度及温度连续变化的问题,设计了基于芯片级控温技术的玻尔兹曼常量测定仪.该仪器采用以AVR单片机为核心控制系统,集成电路CA3046为控温芯片,24064图形点阵液晶显示器作为显示单元.将加热电阻和测温传感器与PN结集成在同一芯片内组成PN组件.单片机对PN组件进行温度控制,可以实现对PN组件中PN结温度调整、恒温控制、温度测量并用液晶屏24064显示.实际应用表明,该测定仪具有升降温快、控温稳定,测量结果与国际公认值相对偏差小于2％.