Laboratorium fizyki CMF PŁ

Dzień poniedziałek godzina 18.15-20.00 grupa 8

Wydział BiNOŻ

semestr II rok akademicki 2007/2008

Kod ćwiczenia	Tytuł ćwiczenia
W2	Pomiar stałej Plancka z wykorzystaniem zewnętrznego zjawiska fotoelektryczngo

Kamila Jackowska

imię i nazwisko

nr indeksu 144644

Edyta Szefer

imię i nazwisko

nr indeksu 144702

Bartosz Strzelecki

imię i nazwisko

nr indeksu 144699

ocena ___

1.Wstęp

Stała Plancka (oznaczana przez h) jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Ma wymiar działania, pojawia się w większości równań mechaniki kwantowej.

Historycznie stała Plancka pojawiła się w pracy Maxa Plancka na temat naprawy tzw. katastrofy w nadfiolecie w prawie promieniowania ciała doskonale czarnego. Planck zapostulował, że energia nie może być wypromieniowywana w dowolnych ciągłych ilościach, a jedynie w postaci "paczek" (kwantów) o wartości hν, gdzie ν jest częstotliwością.

Stała Plancka w układzie SI jest równa:

h = 6,626 0693 (11) × 10^-34 J·s = 4,135 667 443 (35) ×10^-15 eV·s

Efekt fotoelektryczny, zjawisko fotoelektryczne - zjawisko fizyczne polegające na emisji elektronów z powierzchni przedmiotu (tzw. efekt zewnętrzny) lub na przeniesieniu nośników ładunku elektrycznego pomiędzy pasmami energetycznymi (tzw. efekt wewnętrzny), po naświetleniu jej promieniowaniem elektromagnetycznym (na przykład światłem widzialnym) o odpowiedniej częstotliwości, zależnej od rodzaju przedmiotu. Emitowane w ten sposób elektrony nazywa się czasem fotoelektronami. Energia kinetyczna fotoelektronów nie zależy od natężenia światła a jedynie od jego częstotliwości. Gdy oświetlanym ośrodkiem jest gaz mamy do czynienia z tzw. fotojonizacją.

Odkrycie i wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego przyczyniło się do rozwoju korpuskularno-falowej teorii materii, w której obiektom mikroświata przypisywane są jednocześnie własności falowe i materialne (korpuskularne). Wyjaśnienie i matematyczny opis efektu fotoelektrycznego zawdzięczamy Albertowi Einsteinowi, który wykorzystał hipotezę kwantów wysuniętą w 1905 roku przez Maxa Plancka.

2.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej Plancka z wykorzystaniem zewnętrznego zjawiska fotoelektrycznego.

2.Metod pomiaru

Pomiary należało przeprowadzić przy zgaszonym świetle, po odpowiednim ustawieniu okienka fotokomórki i rozładowaniu kondensatora wzmacniacza pomiarowego. Następnie pomiary zostały przeprowadzone następująco: zmierzenie wartości napięcia hamującego dla prążków dla prążków zielonego i żółtopomarańczowgo użyto flirtów o odpowiadających ich barwach

4.Obliczenia

Dane z pomiaru umieściliśmy w tabelce:

Kolor prążka	Długość fali λ [nm]	Napięcie U [V]	Częstotliwość v [Hz]
UV	365	1,927	8,21
UV	405	1,582	7,40
fioletowy	436	1,375	6,88
zielony	546	0,625	5,49
żółtopomarańczowy	579	0,769	5,17

Częstotliwość obliczona ze wzoru:

v=

Częstotliwość dla fali UV o długości fali równej 365 nm:

V=

= 8,21348

= 8,21348
Hz =8,21
Hz

Częstotliwość dla fali UV o długości fali równej 405 nm:

V=

= 7,40227

= 7,40
Hz

Częstotliwość dla fali fioletowej o długości fali równej 436 nm:

V=

= 6,87596

= 6,88
Hz

Częstotliwość dla fali zielonej o długości fali równej 546 nm:

V=

= 5,49070

= 5,49
Hz

Częstotliwość dla fali żółtopomarańczowej o długości fali równej 579 nm:

V=

= 5,17775

= 5,18
Hz

Wykres

U[V]

v[Hz]

W tym przypadku współczynniki a,
wyglądają następująco:

a= 4, 209798×10^-15

= 0.446328×10^-15

b=-1,5755

Δb=0,30031

korelacja: 0,98355

Obliczamy stałą Plancka ze wzroru:

wzoru h = e*a, gdzie e = 1,6021892*10^-19 C - ładunek elementarny

h= 4, 209798×10^-15
* 1,6021892*10^-19[C] = 6,74487847*10^-34Js= 6,74*10^-34

Wyznaczamy błąd stałej Plancka ze wzoru:

Δh = eΔa

Δh= 1,6021892*10^-19[C]* 0.446328×10^-15
= 7,15101812*10^-35 Js= 7,15*10^-35 Js

Poprawnie zaokrąglony i zaopatrzony w jednostki wynik końcowy, zapisany w postaci

h =h_obl ± Δh.

h=(6,74Js ± 0,71)×10^-34 Js

Wnioski:

• Stała Plancka wynosi:
  . W wyniku doświadczenia, wyznaczone przez nas wartości tej stałej wynoszą:

h= 6,74*10^-34 Js

Otrzymana wartość stałej Planka jest zbliżona do wartości tablicowej

• Zbyt małe zaciemnienie pomieszczenia w którym wykonywane było doświadczenie. Do fotokomórki docierały promienie świetlne z innych źródeł.

• Stała Plancka jest wielkością rzędu
  . Więc aby otrzymać właściwą wartość przeprowadzone pomiary muszą być bardzo dokładne

• W bańce próżniowej znajduje sie pewna liczba elektronów. W miarę narastania fotoelektrycznej różnicy potencjałów wytwarza sie prąd rozładowujący układ anoda-katoda. Zmienia sie poziom napięcia przy którym stabilizuje sie wskazanie woltomierza

• Aby udoskonalić metodę pomiarową należałoby przeprowadzić ćwiczenie w lepiej zaciemnionym miejscu, użyć woltomierza z większym oporem wewnętrzym i staranniej wycelować wiązkę w oczko fotokomórki.

---