protokol_Planckuv_jev1

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM
Katedra fyziky
FEI VUT BRNO
Jméno:
JIŘÍ DANIEL
Kód:

Ročník:
2.
Obor:
KAM
Skupina:
B-11
Oddělení:
Spolupracoval:
Měřeno dne:
11.3.1999
Odevzdáno dne:
25.3.1999
Příprava:
Opravy:
Učítel:
Hodnocení:
Název úlohy:
Fotoelektrický jev a Planckova konstanta
Číslo úlohy:
24.
Úkol :

1. Stanovte Planckovu konstantu z měření fotoelektrického jevu. Určete výstupní práci použité fotonky.
2. Určete Planckovu konstantu z měření na luminiscenčních diodách.

TEORETICKÝ ÚVOD :

Vlnění charakterizujeme frekvencí f a vlnovou délkou . Pro částice je charakteristická energie W a hybnost p. Oba přístupy - vlnový i částicový - jsou navzájem propojeny vztahy

W = hf(1)
MBED Equation.2 (2)
Spojovacím článkem je Planckova konstanta h. Je to univerzální fyzikální konstanta a její hodnota je h=6,626.10-34 J.s. Často se s touto konstantou můžeme setkat ve tvaru Pak se ovšem objevuje společně s kruhovou frekvencí  a vztah (1) má tvar
W = h
Planckovu konstantu se pokusíme změřit dvěma způsoby, při průběhu dvou různých jevů. V jednom to bude fotoelektrický jev, při němž je světlo absorbováno, ve druhém půjde o emisi světla v luminiscenční diodě.

Stanovení Planckovy konstanty z vnějšího fotoelektrického jevu
Uvolňování elektronů z povrchu látek do vnějšího prostředí působením elektromagnetického záření (světla) nazýváme vnějším fotoelektrickým jevem. Vnitřní fotoelektrický jev je název pro generování volných nosičů, které i potom zůstávají uvnitř látky. Vysvětlení vnějšího fotoelektrického jevu pochází z roku 1905 a je od Alberta Einsteina, který za něj získal Nobelovu cenu. Elektromagnetické záření frekvence f je pohlcováno v kvantech, fotonech, jejichž energie W je frekvenci f úměrná. Tento vztah je popsán rovnicí (1), kde konstantou úměrnosti je hledaná Planckova konstanta. Fotoelektron, což je elektron, který absorboval foton, může opustit povrch ozářené látky jen když pohlcená energie je větší než energie potřebná k tomu, aby se dostal z látky ven. Pro tuto energii se ustálil název výstupní práce a označuje se symbolem A. Po opuštění povrchu látky zbývá fotoelektronu kinetická energie Wk , rovná rozdílu energie pohlceného kvanta hf a výstupní práce A,

Wk = hf - A (4)

Přiblížíme-li ve vakuu k osvětlené látce - fotoelektrodě - další elektrodu (sběrnou elektrodu), budou na ni fotoelektrony dopadat. Spojíme-li obě elektrody vnějším obvodem, začne protékat proud. Součástka, která pracuje na popsaném principu se nazývá vakuová fotonka.
Vložíme-li mezi obě elektrody napětí U tak, že fotoelektroda bude kladná vůči sběrné elektrodě, budou fotoelektrony na své cestě mezi fotoelektrodou a sběrnou elektrodou brzděny. Se vzrůstajícím napětím U se bude proud vnějším obvodem zmenšovat. Při jistém napětí U= Ub , které nazveme napětím brzdným, proud vnějším obvodem ustane. Práce eUb , kterou je třeba v brzdicím elektrickém poli vykonat při přechodu mezi oběma