P6.1.4 Stała Plancka – Leybold

Gdy światło o częstotliwości n pada na katodę fotokomórka uwalniane są elektrony. Niektóre z elektronów docierają do anody, gdzie generują prąd w obwodzie zewnętrznym, który jest kompensowany do zera poprzez przyłożenie napięcia o znaku przeciwnym U = –U0 .

Zależność

e · U0 = h · ν – W

W : funkcja pracy elektronicznej

została po raz pierwszy użyta przez R. A. Millikana do wyznaczenia stałej Planck’a h.

W doświadczeniu P6.1.4.1, użyty jest kompaktowy układ do wyznaczenia h, w którym światło z wysokoprężnej lampy rtęciowej jest spektralnie rozpraszane w pryzmacie Amiciego. Światło dokładnie jednej linii spektralnej w czasie pada na katodę. Kondensator jest podłączony pomiędzy katodę i anodę fotokomórki, która jest ładowana przez prąd anody, tym samym generując przeciwstawne napięcie U. Jak tylko przeciwstawne napięcie osiągnie wartość –U0, prąd anody wynosi zero i ładowanie kondensatora zostaje zakończone. U0 jest mierzone bez przyłożenia prądu poprzez wzmacniacz elektrometryczny.

Wyznaczając stałą Planck’a za pomocą efektu fotoelektrycznego, należy zapewnić, że tylko światło pojedynczej linii spektralnej wysokoprężnej lampy rtęciowej pada na katodę fotokomórki w dowolnym czasie. Jako alternatywę pryzmatu, możliwe jest także użycie wąskopasmowych filtrów interferencyjnych do wyboru długości fali. Upraszcza późniejszy układ optyczny i nie jest wymagane zaciemnienie pomieszczenia doświadczalnego. Także, natężenie padającego światła na katodę może być w prosty sposób zmieniany za pomocą przesłony irysowej.

W doświadczeniu P6.1.4.3, poprzednio opisywana metoda kondensatorowa (zobacz P6.1.4.1) jest używana do generacji przeciwstawnego napięcia U pomiędzy katodą i anodą fotokomórki. Napięcie na kondensatorze jest mierzone bez prądu za pomocą wzmacniacza elektrometrycznego.

Uwaga: Napięcie przeciwstawne U może być alternatywnie pobierane ze źródła napięcia DC. Prądowy wzmacniacz pomiarowy D jest zalecany do czułych pomiarów prądu anody (zobacz P 6.1.4.2).