Nr ćwiczenia 220	data 01.04.14	Imię i Nazwisko Krystyna Sokołowska	Wydział Fizyki Technicznej	Semestr 2	grupa 3 nr lab 5
Prowadzący Marek Weiss	przygotowanie		wykonanie	ocena

Wyznaczanie stałej Plancka i pracy wyjścia na podstawie zjawiska fotoelektrycznego

1. Podstawy teoretyczne

Prawo Ohma:
[A]

Równanie Einsteina:
[J]

Wzór na potencjał hamujący po przekształceniu:
[V] , pozostałe obliczenia wynikają z regresji liniowej i jej współczynników.

Przebieg ćwiczenia:

- Przygotowanie aparatury i zmierzenie U₀, R, ΔU₁, ΔU₂.

- Mierzenie napięcia fotoprądu, aż do osiągnięcia U₀, przykładając napięcie od 12,68 mV do wartości doprowadzającej do U₀.

- Trzykrotne zmierzenie V_h dla 10 różnych długości fali świetlnej.

- Obliczenie z prawa Ohma wartości fotoprądu. Wykonanie wykresu przedstawiającego zależność fotoprądu od napięcia.

- Obliczenie napięć hamowania, wykonanie wykresu przedstawiającego zależność V_h od częstotliwości.

- Obliczenie regresji liniowej oraz jej niepewność, z parametrów a i b wyznaczyć pracę wyjścia i stałą Plancka.

- Przedstawić zaokrąglone wyniki wraz z niepewnościami pomiarowymi.

2. Wyniki pomiarów

R=10[MΩ] ±5% U₀=0,05 [mV] ΔU₁=0,01[mV] ΔU₂=0,01[mV]

U1 [mV]	12,68		12,04		11,51		11		10,51		10		9,51		9	8,5		8,01		7,5		7		6,75		6,5	6,25
U2 [mV]	108,14		104,8		103,11		102,29		101,7		100,65		96,82		94,32	95,42		92,82		91,56		90,65		89,4		90,54	89,37
U1 [mV]	6		5,75		5,5		5,25		5		4,75		4,5		4,25	4		3,75		3,5		3,25		3		2,75	2,5
U2 [mV]	88,51		87,36		85,23		84,91		85,57		84,88		82,73		81,06	79,53		77,83		75,92		72,64		71,42		68,03	64,16
U1 [mV]	2,25		2		1,75		1,5		1,25		1		0,75		0,5	0,25		0		-0,25		-0,5
U2 [mV]	60,74		55,81		50,63		42,86		34,72		24,9		15,84		7,9	2,63		0,55		0,1		0,05
f [μm]		400		425		436		500		550		575			600		625		650		675
Uh1 [mV]		-1,33		-1,23		-1,05		-0,93		-0,89		-0,69			-0,66		-0,53		-0,52		-0,42
Uh2 [mV]		-1,32		-1,23		-1,16		-0,96		-0,79		-0,76			-0,67		-0,63		-0,57		-0,47
Uh3 [mV]		-1,36		-1,24		-1,18		-0,98		-0,83		-0,72			-0,66		-0,53		-0,47		-0,47

3. Obliczenia

I [nA]	10,814	10,475	10,306	10,224	10,165	10,06	9,677	9,427	9,537	9,277	9,151	9,06	8,935	9,049
	8,932	8,846	8,731	8,518	8,486	8,552	8,483	8,268	8,101	7,948	7,778	7,587	7,259	7,137
	6,798	6,411	6,069	5,576	5,058	4,281	3,467	2,485	1,579	0,785	0,258	0,05	0,005	0


I=U₂/R [A]

Średnie z napięć hamowania i długość fali światła w jednostkach SI:

Us [V]	-1,34E-03	-1,23E-03	-1,13E-03	-9,57E-04	-8,37E-04	-7,23E-04	-6,63E-04	-5,63E-04	-5,20E-04	-4,53E-04
f [m]	4,00E-07	4,25E-07	4,36E-07	5,00E-07	5,50E-07	5,75E-07	6,00E-07	6,25E-07	6,50E-07	6,75E-07




Regresja liniowa:

a= -3,14303E-15 Δa= 1,00853E-16 b= 2,55E-12 Δb= 5,563E-14

R²= 0,991830321


,


e= 1,60219E-19

Stała Plancka: h= 5,03573E-34 [Js] Δh= 1,61585E-35 [Js]

Praca wyjścia: W= 4,08593E-31 [J] ΔW= 8,91299E-33 [J]

Zaokrąglenia i postać końcowa:

h ≈ 5,04E-34 [Js] Δh ≈ 0,17E-34 [Js]

W ≈ 4,09E-32 [J] ΔW ≈ 0,09E-31 [J]

h=(5,04 ± 0,17)*10^-34 [Js] W=(4,09 ± 0,09)*10^-31 [J]

4. Dyskusja błędów

Poprawność wartości obliczonego fotoprądu jest wątpliwa ze względu na dużą niepewność rezystancji oraz początkowo bardzo dużych wahań napięcia, które łatwo zaobserwować na wykresie, który nie jest ściśle monotoniczny. Wahania maleją wraz ze spadkiem U₁.

5. Wnioski

Stała Plancka h = 6,62618E-34. Udało się uzyskać wartość bardzo zbliżoną i tego samego rzędu, co wyznaczana stała, jednakże nie mieści się ona w niepewności pomiarowej. Praca wyjścia jest niemożliwie mała, mniejsza nawet od pracy wyjścia dla cezu. Zależność fotoprądu do napięcia nie jest liniowa. Początkowo spadek napięcia nie wpływa znacznie na spadek fotoprądu, ale im bliżej wartości ujemnej tym napięcie coraz bardziej hamuje elektrony w pokonaniu bariery potencjału, co jest dokładniej widoczne w samej wartości ujemnej.

---