wydział _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
semestr _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ rok akademicki _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
kod ćwiczenia tytuł ćwiczenia
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
ocena _____
Wstęp teoretyczny:
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów z powierzchni metali wywołanej pochłanianiem przez elektrony będące w warstwie przypowierzchniowej energii hυ fotonów padających na tę powierzchnię. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne opisuje prawo Einsteina:
Gdzie:
h - stała Planck’a ,
ν - częstotliwość fotonu,
W - praca wyjścia elektronu,
V - prędkość elektronu
Z prawa tego widać, że energia pochłoniętego kwantu zostaje zużytą na wykonanie pracy wyjścia elektronu z powierzchni i nadania mu energii kinetycznej.W celu przeprowadzenia pomiarów dla wyznaczenia stałej Planck’a należy w układzie z fotokomórką podłączyć źródło zasilania polaryzując odwrotnie fotokomórkę, tzn. anoda na potencjale ujemnym, a fotokatoda na potencjale dodatnim. Za pomocą takiego układu, regulując napięcie hamujące można zmniejszyć natężenie prądu fotoelektrycznego do zera. Umożliwia to wyznaczenie maksymalnej energii kinetycznej fotoelektronów z wyrażenia:
Gdzie:
e - ładunek elektronu, ,
U - napięcia hamowania.
Potencjał hamujący nie zależy od natężenia światła, lecz rośnie z częstotliwością padającego światła. Wykres zależności U=f (ν) jest linią prosta, której współczynnik nachylenia względem osi ν wynosi:
Można stąd wyliczyć stałą Planck’a oraz pracę wyjścia elektronu W:
Cele ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczanie stałej Plancka z wykorzystaniem zjawiska fotoelektrycznego.
Pomiary:
Długość fali obliczona ze wzoru λ = d*sinα, gdzie d=1/600 [mm]
Częstotliwość obliczona ze wzoru ν = c/λ, gdzie c = 2,99792* 108 [m/s] – prędkość światła
| Kolor prążka | Kąt padania α [°] |
Długość fali λ [nm] | U [V] | Częstotliwość promieniowania ν [Hz] |
|---|---|---|---|---|
| UV | 12 | 346,5 | 1,398 | 8,652 |
| UV | 13,5 | 375 | 1,271 | 7,994 |
| Fioletowy | 14,5 | 431 | 1,12 | 6,956 |
| Zielony | 18,5 | 542 | 0,585 | 5,531 |
| Pomarańczowy | 19,5 | 570 | 0,471 | 5,26 |
Opracowanie wyników
Wykres zależności i napięcia od częstotliwości padającego promieniowania U(ν)
a = 0,276 * 10-14 Δa = 0,03
b = 0,926 * 10-14 Δb = 0,21
4.1 Wyznaczanie stałej Plancka
e = 1,602189*10-19 [C]– ładunek elementarny
4.2 Wynik końcowy
Wnioski
Znając współczynnik nachylenia prostej została wyznaczona wartość stałej Plancka, która wyniosła h= (44,14 +/- 4,81) * 10-21 [Js]. Otrzymany wynik różni się od wartości tabelarycznej, która wynosi h=6,6310-34 [Js].
Wszelkie błędy mogą wynikać z:
niedokładnego odczytania wartości napięcia na woltomierzu V.
zaokrąglenia niektórych wartości liczbowych.
niekorzystnych warunków przy pomiarach (wstrząsy zewnętrzne)