protokol_Planckuv_jev10

ĺžky 400 - 800 nm.
Zostrojíme graf priamkovej závislosti Ub=Ub(f).
Ak je treba, použijeme niektorú z metód vyrovnania. Výpočtom určíme smernicu priamky a z  nej podľa vzťahu (7) vypočítame Planckovu konštantu. Z grafu tiež stanovíme výstupnú prácu fotónky.
B
Nastavíme zdroj napätia pre LED na nulu a pripojíme zvolenú diódu.
Diódou nastavíme doporučený prúd, ktorého hodnota je uvedená na prípravku.
Prípravok s diódou zasunieme do SPEKOLU asi 1 cm pred doraz.
Katalógový údaj vlnové dĺžky, na ktorej dióda žiari, je len približný. Skutočné maximum je niekde nablízku. Nastavíme maximálne zosilenie. V okolí katalógového údaju hľadáme vlnovú dĺžku, pri ktorej je výchylka na stupnici maximálna. Pri prekročení rozsahu zosilovača zmenšíme zosilenie, pri malej výchylke upravíme polohu diódy.
Po nájdení maxima odčítame vlnovú dĺžku a napätie na dióde.
Meranie opakujeme s ďalšími štyrmi diódami.
Pre jednotlivé merania vypočítame Planckovu konštantu, stanovíme strednú hodnotu a náhodnou chybu.
4. NAMERANÉ HODNOTY
Tabuľky
A
/ nm
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
f / THz
857.1
750
666.7
600
545.5
500
461.5
428.6
400
375
352.9
U1 / V modrá
1.092
0.878
0.665
0.608
0.535
0.370
-
-
-
-
-
U2 / V červená
-
-
-
-
-
-
0.575
0.511
0.531
0.468
0.415
B
REAL/ nm
556
627
655
693
fREAL / THz
539.6
478.5
458
432.9
KAT/ nm
565
620
630
680
FKAT / Thz
531
483.9
476.2
441.2
U / V
2.52
2.18
1.62
2.36
Grafy
A
B
Chybové úsečky ukazujú odchýlku nameranej hodnoty a katalógovej podľa osi x. Na osi y je možné pozorovať odchýlku nameranej a tabuľkovej hodnoty Planckovej konštanty.
5. SPRACOVANIE VÝPOČTOV
A

Lineárnou regresiou sme zistili rovnice priamkových závislostí:
Všeobecne:Y = kX + q
Modrá fotónka :Y = 2.02*10-15 X – 0.13
Červená fotónka:Y = 1.47*10-15 X – 0.1037
-vypočítané hodnoty Planckovej konštanty a výstupnej práce:
Modrá fotónka:
Červená fotónka:
B
6. ZÁVER
V tejto úlohe sme sa snažili zmerať Planckovu konštantu, a to pomocou dvoch metód.
Pomocou prvej metódy sme určili Planckovu konštantu s veľkou chybou, Na červenej fotónke sme namerali hodnotu Planckovej konštanty h = 3,24*10-34 Js a na modrej fotónke h = 2.35 *10-34 Js, Chyba je spôsobená nepresnosťou stanovenia regresnej priamky ako i nepresne nameranými hodnotami.Z grafov sme stanovili výstupnú prácu z kovu použitých fotóniek, ich hodnoty sú uvedené v spracovaní výpočtov.
Pomocou druhej metódy s použitím LED diód sme stanovili Planckovu konštantu h = 7,77*10-34 Js.
Ako je vidieť obe metódy boli zaťažené značnými chybami. Pri prvom meraní bol rozdiel meranej a tabuľkovej hodnoty 51 % (modrá fotónka) resp. 65 % (červená fotónka). Pri druhom meraní bola chyba už “len” 17%. Z tohto vyplýva, že druhá metóda aj keď zaťažená stratami pri prechode P-N vrstvami dáva v laboratórnych podmienkach lepšie výsledky a je preto na výpočet hodnoty Planckovej konštanty vhodnejšia.
Nakoniec by som chcel len dodať že chyba takéhoto rádu sa dala očakávať pri takom citlivom meraní akým merania Planckovej konštanty je. Predsa len s hodnotami rádu -34 sa pracuje obtiažnejšie.
Použitá literatúra:
1. Fyzikální praktikum, RNDr. Naděžda Uhdeová a kol., ÚFYZ FEKT 2003
FYZIKA
Fyzikálne Praktikum