skanuj0128

254

254

Rys.5

Jeżeli powierzchnia dS oświetlana jest przez punktowe źródło światła, a normalna do tej powierzchni n tworzy kąt a z kierunkiem padania promieni, to zachodzi:

d5”= dScosar ,

oraz:

d S cos a

Wobec tego:

d S cos a /cos a

Jeśli światło pada prostopadle na powierzchnię i a= 0°, to oczywiście:

I IliTatura

111 I.Massalski, M.Massalska: Fizyka dla inżynierów, cz.2. WN-T, Warszawa

W5.

|| I. Rewaj red.: Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki w politechnice. PWN,

Warszawa 1974.

| i1 A.H.Piekara: Elektryczność, materia i promieniowanie. PWN, Warszawa l‘NS6.

HI II Szydłowski: Pracownia fizyczna. PWN, Warszawa 1989.

| i| l i.Klugmann, E.Klugmann-Radziemska: Alternatywne źródła energii, l-.ncrgetyka fotowoltaiczna. Ekonomia i Środowisko, 1999.

Ćwiczenie 23

Zastosowanie fotokomórki do wyznaczania stałej Plancka

1. Wprowadzenie

W 1900 r. Planck przedstawił wyprowadzenie prawa promieniowania ciała doskonale czarnego, w którym odszedł od fizyki klasycznej robiąc założenie, że ciało to jest zbiorem mikroskopowych oscylatorów i każdy oscylator o częstotliwości v może pochłaniać lub tracić energię tylko porcjami (kwantami) równymi: E = hv, gdzie h oznacza pewną stałą przyrody. Porównanie danych doświadczalnych z teoretycznym opisem gęstości energii promienistej pozwoliło wyznaczyć wartość stałej h.

Einstein w celu wyjaśnienia zjawiska fotoelektrycznego założył, kontynuując ideę Plancka, że energia monochromatycznej wiązki światła składa się z kwantów równych: E = hv\ kwant energii jest przekazywany pojedynczemu elektronowi, który opuszczając metal może posiadać energię kinetyczną równą: Ek = hv-W(W- praca wyjścia elektronu z metalu). Takie podejście teoretyczne pozwoliło wyjaśnić wyniki eksperymentalne dotyczące efektu fotoelektrycznego (patrz: Uzupełnienie) oraz umożliwiło wyznaczenie stałej Plancka h niezależną metodą.

Wartość stałej Plancka wynosi: h ~ 6,626-10^-34 J-s. Wymiarem stałej Plancka jest: [czas] ■ [energia] = [długość] ■ [pęd] = [moment pędu]. Wielkość tego rodzaju znana jest w fizyce jako działanie. Stała ta odgrywa zasadniczą rolę w kryterium wskazującym, kiedy należy stosować reguły mechaniki kwantowej, a kiedy wystarcza mechanika klasyczna. Kryterium jest następujące: jeżeli w układzie fizycznym dowolna zmienna dynamiczna o wymiarze działania przyjmuje wartość liczbową porównywalną ze stałą Plancka h, to zachowanie się układu należy opisywać korzystając z metod mechaniki kwantowej. Jeżeli wszystkie zmienne o wymiarze działania mają wartości bardzo du-* Opracowali: M.Duraj, J.Sanetra, Cz.Wilczyński, R.Zach.