Laboratorium Podstaw Fizyki

Nr ćwiczenia: 107

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie stałej Plancka na podstawie prawa Plancka promieniowania ciała doskonale czarnego.

Nazwisko i Imię prowadzącego kurs: mgr inż. Wojciech Kordas

Wykonawca:
Imię i Nazwisko	Paulina Matyjas Justyna Łempicka
nr grupy	6
Termin zajęć: dzień tygodnia, godzina	Czwartek, 17:05-18:45
Data oddania sprawozdania:	26.04.2012
Ocena końcowa

Zatwierdzam wyniki pomiarów.

Data i podpis prowadzącego zajęcia ............................................................

Adnotacje dotyczące wymaganych poprawek oraz daty otrzymania

poprawionego sprawozdania:

ĆWICZENIE NR 107

Wyznaczanie stałej Plancka na podstawie prawa Plancka promieniowania ciała doskonale czarnego

1. Cel ćwiczenia:

Wykonanie pomiarów widmowej emitancji ciała jako funkcji jego temperatury, wyznaczenie stałej Plancka.

1. Przebieg ćwiczenia:

1. Wstęp teoretyczny:

Pomiar stałej Plancka w tym ćwiczeniu polega na wyznaczeniu zależności mocy promieniowania monochromatycznego od temperatury źródła promieniowania. Dla trzech różnych filtrów interferencyjnych zmierzyłyśmy natężenie.

Dla poszczególnych filtrów zastosować następujące wartości napięć:

filtr pomarańczowy λ = 0.589 ∙10-6m : 4V – 11V co 0.5V;

filtr zielony λ = 0.500 ∙10-6m : 6V – 13V co 0.5V;

filtr niebieski λ = 0.458 ∙10-6m : 9V – 15V co 0.5V.

1. Schemat układu pomiarowego:

1. Wyniki pomiarów:

Dla filtra pomarańczowego =0,589*10^-6:

U[V]	U1[V]	ΔU1	I[A]	ΔI	i1	i2	i3	R	ΔR	T[C]	T[K]	1/T	ln(i)	h
4,0	-3,99	-0,002	2,42	0,09	1	1	0	-1,7	-0,06	-651,4	-378,2	-0,003	0	1,9E-37
4,5	-4,39	-0,003	2,55	0,09	2	1	0	-1,7	-0,06	-703,4	-430,3	-0,002	0,7
5,0	-4,98	-0,005	2,73	0,09	4	2	0	-1,8	-0,06	-776,8	-503,7	-0,002	1,4
5,5	-5,37	-0,006	2,84	0,09	7	2	0	-1,9	-0,06	-824,5	-551,4	-0,002	1,9
6,0	-5,98	-0,008	3,01	0,10	11	2	0	-2,0	-0,07	-893,1	-619,9	-0,002	2,4
6,5	-6,37	-0,009	3,11	0,10	14	2	0	-2,0	-0,07	-937,1	-663,9	-0,002	2,6
7,0	-6,960	-0,011	3,27	0,10	21	3	0	-2,1	-0,07	-994,5	-721,3	-0,001	3,0
7,5	-7,350	-0,012	3,37	0,10	26	4	0	-2,2	-0,07	-1032,1	-758,9	-0,001	3,3
8,0	-7,950	-0,014	3,52	0,10	35	5	0	-2,3	-0,07	-1087,5	-814,4	-0,001	3,6
8,5	-8,340	-0,015	3,61	0,10	42	6	0	-2,3	-0,07	-1124,5	-851,4	-0,001	3,7
9,0	-8,95	-0,02	3,75	0,11	55	7	0	-2,4	-0,07	-1179,2	-906,0	-0,001	4,0
9,5	-9,34	-0,02	3,83	0,11	64	8	0	-2,4	-0,07	-1216,4	-943,2	-0,001	4,2
10,0	-9,93	-0,02	3,96	0,11	80	9	0	-2,5	-0,07	-1265,7	-992,5	-0,001	4,4
10,5	-10,320	-0,021	4,05	0,11	91	11	0	-2,5	-0,07	-1294,7	-1021,5	-0,001	4,5
11,0	-10,920	-0,023	4,18	0,11	100	12	0	-2,6	-0,08	-1340,7	-1067,5	-0,001	4,6

Dla filtra zielonego =0,5*10^-6:

U[V]	U1[V]	delta U1	I[A]	delta I	i1	i2	i3	R	delta R	T[C]	T[K]	1/T	ln(i)	h
6,0	-5,98	-0,008	3,01	0,10	14	2	0	-2,0	-0,07	-902,6	-629,5	-0,002	2,6	1,5E-37
6,5	-6,37	-0,009	3,11	0,10	27	2	0	-2,0	-0,07	-937,1	-663,9	-0,002	3,3
7,0	-6,97	-0,011	3,27	0,10	22	2,5	0	-2,1	-0,07	-996,7	-723,5	-0,001	3,1
7,5	-7,36	-0,012	3,37	0,10	26	2,5	0	-2,2	-0,07	-1034,2	-761,0	-0,001	3,3
8,0	-7,96	-0,014	3,52	0,10	32	4	0	-2,3	-0,07	-1089,5	-816,4	-0,001	3,5
8,5	-8,35	-0,015	3,61	0,10	38	4	0	-2,3	-0,07	-1126,5	-853,3	-0,001	3,6
9,0	-8,95	-0,017	3,75	0,11	46	5	0	-2,4	-0,07	-1179,2	-906,0	-0,001	3,8
9,5	-9,34	-0,018	3,84	0,11	53	6	0	-2,4	-0,07	-1211,8	-938,7	-0,001	4,0
10,0	-9,93	-0,020	3,97	0,11	62	7	0	-2,5	-0,07	-1261,1	-988,0	-0,001	4,1
10,5	-10,32	-0,021	4,05	0,11	70	8	0	-2,5	-0,07	-1294,7	-1021,5	-0,001	4,2
11,0	-10,92	-0,023	4,18	0,11	82	9	0	-2,6	-0,08	-1340,7	-1067,5	-0,001	4,4
11,5	-11,31	-0,024	4,26	0,11	90	10	0	-2,7	-0,08	-1371,1	-1097,9	-0,001	4,5
12,0	-11,91	-0,026	4,38	0,12	100	11	0	-2,7	-0,08	-1417,0	-1143,9	-0,001	4,6
12,5	-12,3	-0,03	4,46	0,12	100	12	0	-2,8	-0,08	-1444,7	-1171,5	-0,001	4,6
13,0	-12,9	-0,03	4,58	0,12	100	14	0	-2,8	-0,08	-1486,7	-1213,5	-0,001	4,6

Dla filtra niebieskiego =0,458*10^-6:

U[V]	U1[V]	ΔU1	I[A]	ΔI	i1	i2	i3	R	Δ R	T[C]	T[K]	1/T	ln(i)	h
9,0	-8,96	-0,02	3,75	0,11	1	1	0	-2,4	-0,07	-1181,1	-907,9	-0,001	0	1E-37
9,5	-9,35	-0,02	3,84	0,11	1	1	0	-2,4	-0,07	-1213,7	-940,5	-0,001	0	1E-37
10,0	-9,94	-0,02	3,97	0,11	1	1	0	-2,5	-0,07	-1262,9	-989,8	-0,001	0	1E-37
10,5	-10,33	-0,02	4,06	0,11	1	1	0	-2,5	-0,07	-1292,0	-1018,8	-0,001	0	1E-37
11,0	-10,93	-0,02	4,18	0,11	2	1	0	-2,6	-0,08	-1342,4	-1069,2	-0,001	0,7	1E-37
11,5	-11,32	-0,02	4,26	0,11	2	1	0	-2,7	-0,08	-1372,7	-1099,6	-0,001	0,7	1E-37
12,0	-11,92	-0,03	4,38	0,12	2	1	0	-2,7	-0,08	-1418,6	-1145,5	-0,001	0,7	1E-37
12,5	-12,31	-0,03	4,46	0,12	2	1	0	-2,8	-0,08	-1446,3	-1173,1	-0,001	0,7	1E-37
13,0	-12,91	-0,03	4,58	0,12	3	1	0	-2,8	-0,08	-1488,3	-1215,1	-0,001	1,1	1E-37
13,5	-13,30	-0,03	4,46	0,12	4	1	0	-3,0	-0,08	-1605,0	-1331,9	-0,001	1,4	1E-37
14,0	-13,90	-0,03	4,77	0,12	4	1	0	-2,9	-0,08	-1556,4	-1283,2	-0,001	1,4	1E-37
14,5	-14,29	-0,03	4,84	0,12	4	1	0	-3,0	-0,08	-1583,9	-1310,7	-0,001	1,4	1E-37
15,0	-14,89	-0,03	4,95	0,12	5	1	0	-3,0	-0,08	-1623,7	-1350,5	-0,001	1,6	1E-37

1. Wykres.

b odczytane z wykresow:

− dla filtra pomaranczowego ,  b = 7, 0032

− dla filtra zielonego,  b  =  6, 7271

− dla filtra niebieskiego ,  b = 4, 9845

1. Przykładowe obliczenia:

U1 obliczono ze wzoru:

0, 3%rdg + 1dgt

Np. U1 = 0, 003 * −3, 99 + 0, 01 = 0, 00197  ≈ 0, 002

I obliczono ze wzoru:

1, 5%rdg + 5dgt

Np. I = 0, 015 * 2, 42 + 0, 05 = 0, 0863  ≈ 0, 09

R obliczono ze wzoru:

$$R = \ \frac{U1}{I}$$

$$Np.\ R = \ - \frac{3,99}{2,42} = \ - 1,648760331 \approx \ - 1,7$$

R obliczono ze wzoru:

Temperature (w Celsjuszach) obliczono ze wzoru :   

T = 715, 28 * R + 527, 96

Temperature (w Kelwinach) otrzymano ze wzoru :   

T[K]=T[C]+273, 15 

Stala Plancka obliczono ze wzoru:

$$\mathbf{b =}\frac{\mathbf{\text{hc}}}{\mathbf{\text{kλ}}}\mathbf{\ \ \ \rightarrow \ \ h = \ }\frac{\mathbf{\text{bkλ}}}{\mathbf{c}}$$

Zalozenie jest spelnione :  

$\exp\left( \frac{\text{hc}}{\text{kTλ}} \right) \gg 1$.

1. Wnioski: