Sprawozdanie

Ćw. 48 Wyznaczanie stałej Plancka

1. Zestaw przyrządów

Monochromator, zasilacz, amperomierz lampowy, diody elektroluminescencyjne, woltomierz, detektor foto oporowy.

2. Cel ćwiczenia

Wyznaczenie charakterystyki prądowo napięciowej diody.

Pomiar długości fali emitowanej przez badaną diodę elektroluminescencyjną LED.

Wyznaczenie stałej Plancka.

3. Wyniki pomiarów charakterystyki prądowo napięciowej diody

U[V]	I[nA]	I[µA]	I[mA]
0,00	0
0,10	8
0,20	18
0,30	26,5
0,40	36
0,50	48
0,60	68
0,70		0,05
0,80		0,06
0,90		0,07
1,00		0,08
1,10		0,10
1,20		0,23
1,30		0,76
1,40		3,8
1,50		28
1,60		34
1,70			9,5
1,80			15

4. Wykresy charakterystyk prądowo- napięciowych czerwonej diody

To ogólny wykres :

To wykres dla I > 1 µA :

W celu otrzymania wartości bariery potencjału U_B należy ekstrapolować prostoliniową część wykresu. Wartość napięcia odczytana z punktu przecięcia przedłużenia wykresu z osią U jest szukaną barierą potencjału.

Wystąpiły jednak bardzo duże rozbieżności od tendencji wzrostowej. Dlatego ze względu na niedokładność przyrządów oraz niedoskonałość naszych pomiarów wartość bariery potencjału U_B jest wyznaczona z dość dużym błędem.

Dla diody czerwonej:

1,3 V < U_B <1,35 V czyli U_B =1,325 V ± 0,025 V

5. Pomiary długości fali emitowanej przez diodę LED

Pomiaru fali dokonaliśmy za pomocą monochromatora, obserwując światło diody okiem. Dioda została przystawiona z tyłu przyrządu do wejścia spekola. Oto wyniki pomiarów:

Dla diody czerwonej:

l.p	λ
	nm
1	646
2	655
3	652
4	648
5	645
6	644
7	653
8	646
9	645
10	653

λ_śr = Σ(λ_1-10)/10 = 648,7 nm

niepewność spekola : 1nm

6. Wyznaczanie stałej Plancka

Stałą Plancka otrzymujemy ze wzoru:

gdzie

e=1,602*10^-19 C,

c=299792458 m/s

h= 1,602*10^-19 C * 1,325 V * 648,7 nm / 299792458 m/s = 4,59E-34 [Js]

δh = |0,025/1,325|+|1/648,7|= 0,02041 δh*100% = 2,04%

Δh = 0,02041 * 4,59E-34 = 0,11E-34

Dioda	Ub[V]	∆Ub [V]	λ [nm]	∆λ [nm]	h [Js]	∆h[Js]	δh [%]
czerwona	1,325	0,025	648,7	1	4,59E-34	0,11E-34	2,04

Wnioski

Stała Plancka osiągnięta w tym doświadczeniu ma wartość 4,59*10^-34Js i jest wyznaczona z dużym błędem wynikającym głównie z niedokładności charakterystyki prądowo-napięciowej diody. W rzeczywistości stała Plancka ma wartość h=6,62*10^-34Js, co jest wielkością tego samego rzędu, niewiele różniącą się od otrzymanej w doświadczeniu.

---