Planck konstanten

Formål:

At bestemme Plancks konstant h.

Teori:

Fotocellen består af to elektroder der er indesluttet i en udpumpet glaskolbe. Den ene elektrode (katoden) har en fotofølsom overfladebelægning. Den anden elektrode (anoden) har er udformet som en ringformet tråd.

Når katoden bestråles med lys, frigøres der elektroner fra overfladen. Da anoden holdes på en negativ spænding, skal elektronerne have en mindste kinetisk energi E_kin = U·e for at nå anoden, og derved levere en strøm igennem spejlgalvanometeret G.

Ifølge teorien er fotoelektronernes kinetiske energi givet ved:

(1) E_kin = h·f - A_L

hvor

• h = Plancks konstant
• f = lysets frekvens
• A_L = Løsrivelsesarbejdet

Hvis anodens spænding gradvis gøres mere negativ, vil antallet af elektroner der når over til anoden mindskes. Ved en vis spænding, stoppespændingen U_stop, vil elektronstrømmen til anoden blive nul.

Ved denne spænding er elektronernes maximale kinetiske energi bestemt ved:

E_kin = U_stop e.

Indsættes i (1) fås:

(2) e·U_stop = h·f - A_L

Ved at måle stoppespændingen for forskellige frekvenser f kan h bestemmes grafisk.

Af (2) fås:

Laves der en (f,U) graf for dette udtryk (fig. 2), fås en ret linie med hældningskoeffecienten

Forsøgsgang:

Foran fotocellen kan der indskydes tre forskellige lysfiltre. Filtrene tillader kun passage for bølgelængder over henholdsvis 577,0 nm, 546,0 nm og 433,8 nm. De tilsvarende maximale frekvenser er 5,19·10¹⁴ Hz, 5,49·10¹⁴ og 6,83 ·10¹⁴ Hz. Vis dette!

1. En Hg-lampe (eller UV-lampe) anbringes foran fotocellen. Afstand ca. 20 cm.
2. Spejlgalvanometeret stilles på *l området og nulstilles med lyspletten på midten.
3. Det øvrige kredsløb etableres. NB! Spændingsforsyningen må ikke overskride 3 Volt, da I ellers brænder de små reguleringsmodstande af.
4. Ved at dreje på spændingsdelerknapperne "Fin" og Grov" (fig. 1) reguleres spændingen U. Ved spændingen U_stop, viser spejlgalvanometeret 0 som tegn på, at elektronstrømmen mellem katode og anode er ophørt.

Målinger:

Der foretages grafisk afbildning som på fig.2 og Plancks konstant h beregnes af formel (3):

Indtegn de to linier der giver henholdsvis maximal og minimal hældning. Ud fra disse hældninger beregnes henholdsvis hmax og hmin. Udregn herefter den procentiske usikkerhed på hmålt, og sammenlign med den procentiske afvigelse fra tabelværdien.

h_Max= __________

h_Min= __________

h_målt = _________

%-usikkerhed =__________

% afvigelse = __________