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基于Excel的普朗克常量测定实验的数据处理①

2012-01-23刘志翔王春燕李延玲张智河

物理通报 2012年10期
关键词:实验

曲 典 刘志翔 王春燕 李延玲 吴 瑞 张智河

(首都医科大学生物医学工程学院 北京 100069)

普朗克常量h是联系微观粒子波粒二象性的桥梁,是微观现象量子特性的表征.它的引入开创了量子论,对传统物理提出划时代的挑战,开创了量子力学的新纪元.因此,普朗克常量测定是大学物理实验中必不可少的实验.该实验有助于学生更好地理解光的量子理论和普朗克常量h.

实验测定不同频率的入射光下光电管的伏安特性曲线,求出相应的截止电压,建立截止电压和入射光频率间的关系,得到普朗克常量.在实际测量中由于漏电流、暗电流、反向阳极电流和本底电流的存在,故实测的光电管伏安特性曲线与理想的曲线并不一致,如图1所示.因此,准确地获取截止电压非常困难.目前确定截止电压的方法主要有零点法、拐点法[1]、外推法[2]、曲率法[3]和趋近平均法[4]等.这几种方法中,零点法相对简单,但主要适用于反向阳极电流及暗电流较小的光电管.拐点法适用于暗电流和阳极电流较大且变化明显的光电管,适用范围广,且物理思想易于理解.但单纯通过观察“拐点”确定截止电压的拐点法主观性强,会导致结果因人而异,重复性差.其他几种方法各有优缺点,相对前两者在学生实验中可操作性差.

有些研究基于拐点法应用Matlab软件[5]或Origin软件[6]进行数据处理,取得较好的效果.但是对于低年级大学生而言,应用这些不熟悉的软件无疑会影响他们……

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