WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA ORAZ PRACY WYJŚCIA ELEKTRONU.docx

Uwagi:

I. Wstęp teoretyczny:

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów z powierzchni metali wywołanej pochłanianiem prze elektrony będące w warstwie przypowierzchniowej energii hu fotonów padających na tę powierzchnię.

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne opisuje prawo Einsteina:

gdzie:

h - stała Planck’a ,

n - częstotliwość fotonu,

W - praca wyjścia elektronu,

V - prędkość elektronu,

Z praw tego widać, że energia pochłoniętego kwantu zostaje zużyta na wykonanie pracy wyjścia elektronu z powierzchni i nadania mu energii kinetycznej.

W celu przeprowadzenia pomiarów dla wyznaczenia stałej Planck’a należy w układzie z fotokomórką podłączyć źródło zasilania polaryzując odwrotnie fotokomórkę, tzn. anoda na potencjale ujemnym, a fotokatoda na potencjale dodatnim. Za pomocą takiego układu, regulując napięcie hamujące można zmniejszyć natężenie prądu fotoelektrycznego do zera. Umożliwia to wyznaczenie maksymalnej energii kinetycznej fotoelektronów z wyrażenia:

gdzie:

e - ładunek elektronu, ,

U - napięcia hamowania.

Potencjał hamujący nie zależy od natężenia światła, lecz rośnie z częstotliwością padającego światła.

Wykres zależności U=f (x) jest linią prosta, której współczynnik nachylenia względem osi y wynosi:

Można stąd wyliczyć stałą Planck’a oraz pracę wyjścia elektronu W:

II. Obliczenia.

Obliczamy średnia wartość napięcia:

uśr=U1+U2+U33

uśr1=0,195+0,193+0,1933=0,194 mV

uśr2=0,308+0,305+0,3073=0,307 mV

uśr3=0,299+0,299+0,2973=0,298 mV

1

Obliczamy wartość częstotliwości

ν=cλ

c≈3*108 ms

ν1=3*108445*10-9≈6,74*10141s

ν2=3*108428*10-9≈7*10141s

ν3=3*108433*10-9≈6,93*10141s

ν4=3*108405*10-9≈7,41*10141s

ν5=3*108415*10-9≈7,23*10141s

ν6=3*108390*10-9≈7,69*10141s

ν7=3*108375*10-9≈8*10141s

ν8=3*108368*10-9≈8,15*10141s

ν9=3*108352*10-9≈8,52*10141s

Obliczmy odwrotność długości fal

1λ1=1445≈2,25*10-3 1nm=2,25*106 1m

1λ2=1428≈2,34*10-3 1nm=2,34*106 1m

1λ3=1433≈2,31*10-3 1nm=2,31*106 1m

1λ4=1405≈2,47*10-3 1nm=2,47*106 1m

1λ5=1415≈2,41*10-3 1nm=2,41*106 1m

1λ6=1390≈2,56*10-3 1nm=2,56*106 1m

1λ7=1375≈2,67*10-3 1nm=2,67*106 1m 

1λ8=1368≈2,72*10-3 1nm=2,72*106 1m

1λ9=1352≈2,84*10-3 1nm=2,84*106 1m

Obliczamy niepewność standardową wielkości uλ=τ2

uλ1=202=10 nm

uλ2=252=12,5 nm

uλ3=302=15 nm

uλ4=252=12,5 nm

uλ5=202=10 nm

uλ6=102=5 nm

uλ7=122=6 nm

uλ8=122=6 nm

uλ9=102=5 nm

Obliczmy niepewność U1λ

U1λ...