W2 „Wyznaczanie stałej Planck'a z wykorzystaniem zjawiska fotoelektrycznego”

1. Teoria

W poniższym doświadczeniu będziemy korzystać z zewnętrznego efektu fotoelektrycznego który polega na emisji elektronów z danej powierzchni (metalowej) pod wpływem padającego światła. Energia takiego pojedynczego fotonu określana jest wzorem : E=hv gdzie h -stała Plancka .Natomiast zasada zachowania energii w tym efekcie wyraża się wzorem E=Eo(praca wyjścia)+Ek(energia kinetyczna elektronu).Korzystając z odpowiednich zależności możemy wyznaczyć zależność, która będzie nam potrzebna a mianowicie U=(h/e)v-((Eo/e)+q) gdzie g jest różnicą potencjałów która ma miejsce między katodą a anodą.

2. Tabela pomiarowa.

kolor prążka	dł. fali λ [nm]	Napięcie U [V]
UV	365	1600
UV	405	1325
fioletowy	436	1165
zielony	546	440
żółtopomarańczowy	579	345

3. Wykres zależności napięcia od częstotliwości padającego promieniowania U(v).

Częstotliwość obliczamy ze wzoru v = c/λ, gdzie c = 2;99792*10⁸ m/s - prędkość światła.

kolor prążka	częstotliwość v [1/s]
UV	0.00821*10^20
UV	0.00740*10^20
fioletowy	0.00687*10^20
zielony	0.00549*10^20
żółtopomarańczowy	0.00517*10^20

4. Wartości współczynników otrzymanych w metodzie najmniejszych kwadratów wraz z błędami.

a = 429527.84774

Δa = 40474.77573

b = -1870.97348

Δb = 285.8427

5. Stała Plancka

Obliczona ze wzoru h = ea, gdzie e = 1;6021892*10^-19 C - ładunek elementarny.

h=6,8818 * 10^-34

6. Błąd wyznaczania stałej Plancka.

Obliczony ze wzoru Δh = eΔa.

Δh=0,6484*10^-34

7. Poprawnie zaokrąglony i zaopatrzony w jednostki wynik końcowy, zapisany w postaci

h =h_obl ± Δh.

h=6,8818*10^-34 ± 0,6484*10^-34

8. Wnioski

wartość tablicowa = 6,626*10^-34 [J*s]

wartość otrzymana = 6,8818*10^-34 [J*s]

Otrzymana wartość stałej Planka jest zbliżona do wartości tablicowej. Istniejące niedokładności wynikają z faktu iż lampa która emitowała światło ciągle się nagrzewała i przez to zmieniała parametry wiązki. Również mogą one być przyczyną niedokładnego "wcelowania" odpowiednimi prążkami w szczeliną w fotokomórce.

---