[发明专利]用于普朗克常量测量的实验设备

说明书

技术领域

本发明属于量子物理领域，具体涉及一种通过获得逸出电子最大初动能来求得普朗克常量的大学物理实验设备。

背景技术

目前大学物理实验中对于普朗克常量的测量均采用光电效应测普朗克常量实验设备。该设备原理为当有入射光照射到光电管阴极上时，光电管产生的光电子向阳极迁移构成光电流，在光电管电极上加上反向电压，通过不断改变电压的大小并且测量出光电流的大小，可以得出光电管的伏安特性曲线。当反向电压增加到Us时，到达阳极的电子数目为0。理论上根据截止电压与入射光频率的线性关系改变入射光频率，测量对应的截止电压，在直角坐标系中作出U_s-ν关系曲线，由该曲线的斜率即可求出普朗克常量。该实验方法无法排除暗电流对于测量结果造成的误差，导致计算结果离标准值相差甚多，且在坐标系中作图求斜率的方法工作量大，精度低。暗电流指的是并非由于光源所发出的光而造成的电子的逸出。

发明内容

本发明设备提供了一种新的测量普朗克常量的实验设备。该实验设备简单易操作，测量精度高。

本发明的测量普朗克常量的实验设备包括：荧光屏、准直管、光电管、滤光片、光阑、磁场发生器、衍射光栅、光源，所述光源用于朝向所述光电管发射光；

所述衍射光栅用于对所述光源发出的光进行衍射分光，从而使得具有预定频率的单色光正对所述光电管的阴极；

所述光阑置于所述衍射光栅和所述光电管之间，用于调节进入所述光电管的光的强度；

所述滤光片置于所述光源所发出的光束的光路中，用于滤除所述光源发出的光中的紫外光；

所述光电管的阴极接收所述光源发出的经过滤的光，并且在所述光的作用下相应地发射出电子；

所述磁场发生器用于产生均匀磁场；

所述准直管放置在所述光电管的所述阴极的前方，用于对所述阴极发射的电子进行准直，从而使得所述电子垂直于所述均匀磁场射入所述均匀磁场中；

所述荧光屏平行于所述均匀磁场放置于所述磁场发生器的侧部，并且所述荧光屏的法线方向与所述电子入射进入磁场的方向平行，此外，所述荧光屏上具有直角坐标网格，所述荧光屏与所述光电管在磁场发生器的同一侧，从而使得，所述阴极发射的电子在磁场洛伦兹力的作用下能够经圆周运动而撞击在所述荧光屏上，并且，当所述荧光屏上有电子撞击时，所述荧光屏能够显示或记录电子所撞击位置的坐标。

优选地，照射在所述光电管的阴极上的单色光的光子的能量大于所述阴极中的材料的电子的逸出能。

优选地，所述荧光屏上的坐标表示所述电子撞击在荧光屏上的位置与所述准直管的中心之间的距离，所述坐标网格的坐标原点位于所述准直管的中心点处。

优选地，所述荧光屏上的每个坐标基于下面公式与电子动量相关联，

p＝eBR＝eBΔx/2，

其中，ｐ表示电子动量，e表示电子电荷，B表示磁场强度，Δｘ表示所述电子撞击在屏幕上的位置与所述准直管的中心之间的距离。

优选地，所述荧光屏上的每个坐标基于下面公式与电子动能相关联，