Wyznaczanie stałej Plancka

z wykorzystaniem zjawiska fotoelektrycznego

ćw. W2

1. Cel i opis ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej Plancka z wykorzystaniem zjawiska fotoelektrycznego.

Pomiary zostały wykonane przy zgaszonym świetle. Poruszając ramieniem ławy optycznej, okienko fotokomórki zostało tak ustawione by było oświetlane przez pierwszy prążek (UV). Rozładowany został kondensator wzmacniacza pomiarowego. Następnie po kilkunastu sekundach (do kilku minut) aż wskazania woltomierza przestały się wahać, można było odczytać wartość pomiaru.

Powyższe czynności powtórzone zostały 3 razy dla drugiego położenia UV, dla prążka zielonego, pomarańczowego i fioletowego. Dla prążków zielonego i pomarańczowego użyte zostały filtry o odpowiadających im barwach, by wyeliminować wpływ ultrafioletowych prążków dyfrakcyjnych drugiego rzędu.

Rys.1. Układ pomiarowy

Układ pomiarowy składa się z: 1- rtęciowej lampy spektralnej, 2- szczeliny o regulowanej szerokości, 3- soczewki, 4- uchwytu na siatkę dyfrakcyjną, 5- fotokomórki, 6- zasilacza lampy, 7- miernika uniwersalnego, 8- wzmacniacza pomiarowego.

2. Tabele z wartościami pomiarów

Napięcie hamujące
Kolor/nr.pom.	I	II	III	Średnia U[V]
UV1	1,811	1,819	1,826	1,819
UV2	1,527	1,530	1,532	1,529
Fioletowy	1,320	1,319	1,325	1,321
Zielony	0,764	0,765	0,679	0,769
Pomarańczowy	0,682	0,669	0,679	0,677

Tab.1. Wartości zmierzone napięcia hamującego

Kolor/dane	Długość fali λ [mm]	ƒ [ ]
UV1	365	8,213*10^14
UV2	405	7,402*10^14
Fioletowy	436	6,876*10^14
Zielony	546	5,491*10^14
Pomarańczowy	579	5,178*10^14

Tab.2. Wartości obliczonej częstotliwości f

Częstotliwość f została obliczona ze wzoru:

gdzie,

c= 2,99792 *10^-8 m/s

3. Obliczenia

Wykres U( f )

Rys.2. Wykres zależności liniowej U(f)

a= 3,827205 *10^-15 V*s korelacja= 0,99967

Δa= 0,057044 *10^-15 V*s

b= -1.3152

Δb= 0.03839

Stała Plancka

e= 1,6021892 *10^-19 C

Błąd stałej Plancka

Δa= 0,057044 *10^-15 V*s

Wynik końcowy

h= h_obl.±Δh

h= 6,132*10^-34 ± 0,091*10^-34 J s

4. Wnioski

Stała Plancka odczytana z tablic wynosi h= 6,62606957*10^-34 J s, a otrzymana w wyniku doświadczenia 6,132*10^-34 J s. Jak widać wartość z doświadczenia jest nieznacznie mniejsza od wartości tablicowej.

Przyczyną różnicy wartości mógł być zły odczyt wartości pomiarów z miernika uniwersalnego, gdzie nie można było odczytać jednoznacznej wartości, ponieważ występowały wachania. Innym powodem mogły być to, ze układy połączeń badane podczas ćwiczenia były bardzo czułe na warunki pracy, co wpłynęło na uzyskane wyniki.

---