protokol_Planckuv_jev10

dami, dosiahla práve hodnotu kinetickej energie Wk , ktorú má fotoelektrón k dispozícii. Platí teda
eUb = Wk = hf - A(5)
a pre brzdné napätie
(6)
Vidíme, že brzdné napätie Ub je lineárnou funkciou frekvencie f dopadajúceho žiarenia. Stanoviť brzdné napätie pre svetlo jedinej frekvencie však pre výpočet Planckovej konštanty nestačí. Vo vzťahu (6) je ešte iná neznáma - výstupná práca. Potrebujeme teda najmenej jedno ďalšie meranie. Naviac, ako pri meraní uvidíme, dá sa brzdné napätie určiť len s istou známou toleranciou. Každá ďalšia zmeraná hodnota zníži chybu merania. Budeme preto merať závislosť brzdného napätia na frekvencii svetla, ktorým fotónku ožarujeme. Planckovu konštantu vypočítame ako súčin náboja elektrónu e a smernice priamkovej závislosti Ub = Ub(f),
(7)
Okrem Planckovej konštanty máme možnosť stanoviť z grafu tiež výstupnú prácu fotoelektródy použitej fotónky.
Možnosť získania monochromatického svetla ponúka kolorimeter SPEKOL 10.
B Určenie Planckovej konštanty pomocou luminiscenčných diód (LED)
Pre energiu emitovaného fotónu platí
eUF = hf (8)
kde eUF je rozdiel zdanlivých Fermiho (kvázi - Fermiho) hladín oblastí P a N. Napätie, ktoré je prístupné meraniu, je vonkajšie napätie Ud prikladané na diódu, platí Ud > U. S použitím Ud môžeme vzťah (8) prepísať na
eUd = hf + e(Ud - UF) (9)
Posledný člen v rovnici zahŕňa najrôznejšie straty spojené s transportom nosičov v látke. Aj keď tieto straty nie sú veľké, budeme hodnotu Planckovej konštanty, vypočítanou zo zvyšku rovnice po zanedbaní tohoto členu, považovať len za orientačnú. Pri meraní s luminiscenčnou diódou potrebujeme teda zistiť napätie priložené na diódu a frekvenciu, na ktorú pripadá maximum vyžiarenej energie. K meraniu použijeme opäť monochromátor, fotónky a zosilovač prístroja SPEKOL 10. Namiesto zdroja bieleho svetla zasunieme do vstupného otvoru monochromátoru diódu LED zabudovanú do špeciálneho prípravku.
3. POPIS EXPERIMENTU
Použité přístroje
A
monochromátor SPEKOL, stabilizovaný zdroj, voltmeter, ampérmeter, prípravok s potenciometrami
B
monochromátor SPEKOL, stabilizovaný zdroj, sada meraných diód, voltmeter, ampérmeter
Postup merania
A
Na SPEKOLe 10, ktorým budeme indikovať nulový prúd, nastavíme nulu. Uistíme sa, že na fotónku nedopadá svetlo a brzdiace napätie je nulové.
Nastavíme vlnovú dĺžku 350nm, otvoríme clonu - na indikátore sa objaví výchylka. Jej vhodnú veľkosť (väčšiu než 50 dielikov stupnice) nastavíme gombíkom plynulej regulácie.
Zvyšujeme brzdiace napätie a snažíme sa čo najpresnejšie určiť, kedy prúd fotónkou klesne na nulu. To je okamžik, v ktorom odčítame brzdné napätie.
Pozn. Často sa stáva, že pri dlhšom raste brzdiaceho napätia nezostane, ako by sme očakávali, indikátor na nule, ale začne sa pohybovať do záporných hodnôt. To sa dá vysvetliť tým, že malá časť elektrónov je emitovaná i zo zbernej elektródy a brzdiace napätie im uľahčí cestu k fotoelektróde.
Zväčšíme vlnovú dĺžku o 50 nm a opakujeme meranie. Brzdné napätie meriame v celom rozsahu viditeľného svetla, tj. pre vlnové d