关于三种测定普朗克常数方法的讨论

李祯 阿尔达克

【摘要】利用DH-GD-5型普朗克常数实验仪分别采用补偿法、零电流法和拐点法测定普朗克常数。实验结果表明，三种方法测得的误差相差不是很大，在以后的实验教学中，建议可根据学生的实际情况，选择合适的方法。

【关键词】光电效应 普朗克常数 误差

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）06-0235-02

1.实验测量及数据处理

本实验用的是杭州大华公司生产的DH-GD-5型普朗克常数实验仪。我们分别测量了波长为365nm、405nm、436nm、546nm和577nm的伏安特性曲线，如图1所示（我们在采集数据时，根据测量方法的需要，不同频率的光，电压的采集范围有所不同）。

分别利用零电流法（当光电流I=0A时所对应的电压值）和拐点法（伏安特性曲线中曲线向上抬头的起始点）选取出5种频率的光的截止电压值，而后用补偿法通过补偿本底电流和暗电流测量出截止电压如表1。利用最小二乘法对表1的数据进行拟合，可得三种方法所对应的Ua-v直线的斜率b，由h=b·e可求得相应的普朗克常数h，分别与公认值相比较求出相对误差，如表2。

2.讨论及结论

本文分别采用补偿法、零电流法和拐点法测定了波长为365nm、405nm、436nm、546nm和577nm的光的截止电压，利用最小二乘法拟合出Uα-v直线的斜率，进而求出普朗克常数。由表2可以看出，拐点法相对误差最大为2.2%，补偿法相对误差最小为0.2%，零电流法相对误差为0.7%。分析原因，对于DH-GD-5型普朗克常数实验仪，光电管暗盒采用测h专用光电管，由于采用了特殊结构，使光不能直接照射到阳极，由阴极反射照到阳极的光也很少，加上采用新型的阴、阳极材料及制造工艺，使得阳极反向电流大大降低，暗电流也很低。所以零电流法和补偿法误差较小，而补偿法由于补偿了本底电流和暗电流的影响，误差最小。在用拐点法测量时，由于拐点的确定具有一定的不确定性，会增加误差。从操作方面来说，拐点法比较麻烦，要从大量的实验数据，记录有用的数据绘制曲线，但是有助于训练学生的动手能力，而补偿法和零电流法操作起来相对简单，也比较容易理解，三种方法各有所长。对于DH-GD-5型普朗克常数实验仪，由实验结果来看，三种方法测量误差都不是很大，在以后的實验教学中，建议可根据学生的实际情况，选择合适的方法。

参考文献：

[1]杨述武，赵立竹，沈国土.普通物理实验[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]王云志，赵敏.光电效应测普朗克常数的数据处理及误差分析[J].大学物理实验，2011（4）：93-95.

作者简介：

李祯（1980-），女，河南周口人，讲师，硕士，主要从事物理实验教学及高能物理方面的研究。