skanuj0129

256

że w porównaniu z A, to z wystarczającą dokładnością można stosować prawa fizyki klasycznej.

Zobaczmy jak powyższe kryterium stosuje się w odniesieniu do tzw. zasady nieoznaczoności. W fizyce klasycznej każda ze zmiennych dynamicznych układu fizycznego (np. składowe wektora położenia, pędu, momentu pędu, itd.) może ;być określona i zmierzona z dowolną dokładnością. Przy opisie zachowania się układów mikro fizycznych, okazuje się, że istnieje zasadnicze ograniczenie możliwości dokładnego określenia i zmierzenia tych wielkości. Ograniczenia te podane przez Heisenberga w 1927 r. znane są pod nazwą związków nieoznaczoności. Szczególnym przypadkiem zasad nieznaczoności odnoszącym się do pary zmiennych: składowa pędu cząstki (p_x) i współrzędna jej położepia (x), jest związek: Ap_xAx > h/2n. Związek ten oznacza, że nie można podać jednocześnie tych dwóch wielkości z dokładnością większą niż ta, którą dopuszcza iloczyn niepewności zmiennych p i x, będący rzędu stałej Plancka. Im dokładniej określona jest składowa pędu cząstki, z tym większą niepewnością będzie wyznaczone jej położenie. Jednak ze względu na to, że stała Plancka jest bardzo mała, zasada nieoznaczoności w skali makroskopowej nie j est obserwowalna.

2. Metoda pomiaru

Stałą Plancka można wyznaczyć badając zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Promieniowanie monochromatyczne padające na katodę fotokomórki powoduje wyzwalanie z jej powierzchni fotoelektronów. Maksymalna energia kinetyczna jaką może posiadać elektron, który opuszcza powierzchnię metalu, dana jest równaniem Einsteina (patrz ćw.21):

,    TT/ ^ml>1    /1\

hv = W +- .    (1)

2

Do wyznaczenia energii kinetycznej elektronów można posłużyć się metodą pola hamującego, łącząc dodatni biegun źródła napięcia z katodą ujemny z anodą. Jeżeli hamujące napięcie jest małe, to dzięki posiadanej energii kinetycznej elektrony docierają do anody. Przy pewnym ujemnym napięciu Uh, natężenie prądu maleje do zera (patrz Uzupełnienie). Mierząc maksymalne napięcie Uh, wystarczające do powstrzymania elektronów przed opuszczeniem powierzchni metalu, możemy wyznaczyć energię kinetyczną najszybszych elektronów:

= eU_L

my¹

___

gdzie: e - ładunek elektronu.

Do pomiarów używa się układu pokazanego na rys.2, z tym, że oświetlana katoda jest połączona z dodatnim biegunem źródła napięcia. Uwzględniając w równaniu (1) związek między maksymalną energią kinetyczną fotoelektronów, ^! a ich potencjałem hamującym Uh, otrzymujemy równanie:

eUh =	hv-W.	(2)
	h W
uh =	— v--. e e	(3)

Rys.l. Zależność między napięciem hamującym a częstotliwością światła

Z równania (2) wynika związek:

Równanie powyższe podaje liniową zależność potencjału hamującego od częstotliwości padającego promieniowania (rys.l). Wyznaczenie eksperymentalne tej zależności pozwala obliczyć stałą Plancka h ze współczynnika nachylenia otrzymanej prostej. Otrzymany wykres ekstrapolowany do częstotliwości zerowej przetnie oś y napięć blokujących w punkcie -W/e, co pozwala oszacować wartość pracy wyjścia W elektronów z metalu.

3. Wykonanie ćwiczenia

a.    Łączymy obwód według schematu na rys.2.

b.    Włączamy monochromator i obserwujemy wartość prądu Iq płynącego przez;

■I