P6.1.4 Stała Plancka – Leybold

Opis

P6.1.4.1 Określanie stałej Plancka. Pomiary na zestawie montażowym

P6.1.4.2 Wyznaczanie stałej Plancka. Podział długości fali za pomocą prostego pryzmatu na ławce optycznej

P6.1.4.3 Określanie stałej Plancka. Wybór długości fali za pomocą interferencyjnych filtrów na ławce optycznej

P6.1.4.4 Określanie stałej Plancka. Rejestracja charakterystyk aktualnego natężenia-napięcia, wybór długości fali za pomocą interferencyjnych filtrów na ławce optycznej.

P6.1.4.5 Określanie stałej Plancka. Rejestracja charakterystyki bieżącego napięcia Pomiary zestawu montażowego

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.

W doświadczeniu P6.1.4.5 światło z wyładowczej lampy rtęciowej jest odchylane przez pryzmat Amiciego, wybierana jest jedna długość fali i skupiana jest na fotokatodzie. Siła przeciwelektromotoryczna anody jest zmienna i powstający prąd jest mierzony z wysoką czułością. Zmiana charakterystyki pod wpływem irradiacji o różnych długościach fali prowadzi do wyznaczenia stałej Plancka h.

Doświadczenie P6.1.4.2 wykorzystuje układ otwarty na ławie optycznej. Także tutaj, długości fal światła są rozpraszane za pomocą pryzmatu Amiciego. Przeciwstawne napięcie U jest pobierane ze źródła napięcia DC poprzez dzielnik napięcia i zmieniana do czasu dokładnej kompensacji prądu anody do zera. Prądowy wzmacniacz pomiarowy D jest używany do przeprowadzania czułych pomiarów prądu anody.

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).
W doświadczeniu P6.1.4.4 jedna z linii emisji z wyładowczej lampy rtęciowej jest wybierana przez filtr interferencyjny i skupiana na fotokatodzie. Siła przeciwelektromotoryczna anody anody jest zmienna i powstający prąd jest mierzony z wysoką czułością. Zmiana charakterystyki pod wpływem irradiacji o różnych długościach fali prowadzi do wyznaczenia stałej Plancka h.