Kierunek i grupa	Imię, Nazwisko	Ocena
I rok ETI, L7	Darasz Tomasz
Temat : Wyznaczanie stałej Plancka oraz pracy wyjścia elektronu.

1. Wprowadzenie

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów z powierzchni metali wywołanej pochłanianiem przez elektrony będące w warstwie przypowierzchniowej energii hν fotonów padających na tę powierzchnię. Energie poszczególnych kwantów nie sumują się i kwanty o częstotliwości mniejszej od progowej nie mogą wytworzyć porcji energii zdolnej do wywołania fotoemisji. Zjawisko fotoelektryczne opisuje prawo Einsteina.

gdzie: h – stała Plancka, h = 6,63 ∗ 10⁻³⁴ J∗s

W – praca wyjścia elektronu

m – masa elektronu

v – prędkość elektronu

ν − częstotliwość fotonu

Ponieważ ,to

Gdzie: λ − długość fali padającego fotonu

c – prędkość światła w próżni, c = 3 ∗10⁸ m/s

E_max – maksymalna energia kinetyczna elektronu

Z prawa tego wynika, że energia pochłoniętego kwantu zostaje zużyta na wykonanie pracy wyjścia elektronu z powierzchni i nadanie mu energii kinetycznej. Fotoelektron opuszcza powierzchnię metalu z maksymalną energią kinetyczną.

Aby zwiększyć energię fotoelektronów przyśpiesza się je w polu elektrycznym wytworzonym między fotokatodą i anodą. Można w ten sposób uzyskać większe wartości fotoprądu wzbudzonego przez światło padające na fotokatodę. Korzystając z fotokomórki próżniowej w pewnych warunkach można wyznaczyć stałą Plancka.

W celu przeprowadzenia pomiarów dla wyznaczenia stałej Plancka należy odwrotnie spolaryzować źródło zasilanie fotokomórki. Regulując napięcie hamujące można zmniejszyć wartość prądu fotoelektrycznego do zera. Umożliwia to wyznaczenie maksymalnej energii kinetycznej fotoelektronów.

gdzie: e – ładunek elektronu, e = 1,6 ∗ 10 ^-

U – napięcie hamowania

Stałą Plancka oraz pracę wyjścia elektronu można wyliczyć z zależności:

1. Tabela pomiarów

Nr filtru	Długość fali λ[nm]	Szerokośc połówkowa τ[nm]	Częstotliwość v*10^-14[1/s]	Napięcie hamujące [mV]
				U1
1	368	10	8,15	875
2	373	10	8,04	876
3	405	20	7,40	714
4	417	6	7,19	614
5	428	10	7,00	554
6	440	10	6,82	531
7	445	10	6,74	457
8	452	10	6,64	416

1. Wykonanie ćwiczenia

Połączyć układ pomiarowy według schematu powyżej. Przed przystąpieniem do pomiarów sprawdzić, czy plamka świetlna galwanometru G znajduje się w położeniu zerowym. Potencjometrem P zasilacza ustawić minimalne napięcie (ok. 55 niV). Filtry interferencyjne umieszczać w gnieździe, oznaczonym przez F, znajdującym się pomiędzy fotokomórką a źródłem światła. Filtr musi być zwrócony stroną lustrzaną (bezbarwna) do żarówki. Każdy f3ltr oprócz numeru ma podaną długość fali „% w maksimum krzywej jego przepuszczalności i szerokość połówkową r przepuszczalności. Obydwa parametry podane są w mn. Filtr umieszczony w gnieździe należy nacisnąć za pomocą dźwigni do momentu zaświecenia żarówki. Przy zaświeconej żarówce regulować napięcie hamujące, doprowadzając wartości natężenia prądu fotoelektrycznego do zera, puścić dźwignię i odczytać wartość napięcia U na woltomierzu.

1. Obliczenia

   • Obliczamy częstotliwość ze wzoru:

• Obliczamy Stałą Plancka:

z wykresu

Stała Planka wynosi:

• Obliczamy pracę wyjścia elektronu:

z wykresu

1. Niepewności

• Niepewność napięcia:

• Niepewność długości fali λ:

• Niepewność stałej Plancka:

• Niepewność procentowa stałej Plancka:

1. Wnioski

Dokonane pomiary i związane z nimi obliczenia dla pracy wyjścia elektronu z metalu (W=1,8eV) pozwalają nam stwierdzić, że metalem, z jakiego wykonana jest fotokatoda jest : cez czysty- 1,8 eV,

W ćwiczeniu tym poznaliśmy metodę na wyznaczenie stałej Plancka oraz pracy wyjścia elektronu. Z przeprowadzonych pomiarów oraz obliczeń wynika, że stała Planka wynosi: .Wartością rzeczywistą tej stałej jest: . Praca wyjścia elektronu z powierzchni metalu wyniosła . Zauważyliśmy, że podczas oświetlania katody światłem o miększej długości fali, napięcie hamujące staje się coraz mniejsze. Oznacza to, że elektrony mają mniejszą energię kinetyczną.