DETERMINAREA CONSTANTEI PLANCK DIN STUDIUL EFECTULUI FOTOELECTRIC EXTERN

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "DETERMINAREA CONSTANTEI PLANCK DIN STUDIUL EFECTULUI FOTOELECTRIC EXTERN"

Ἐλιακείμ Ματταθίας Δοξαράς
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 UNIVERSITATEA "POLITEHNICA" BUCUREŞTI DEPARTAMENTUL DE FIZICĂ LABORATORUL DE FIZICĂ ATOMICĂ ŞI FIZICĂ NUCLEARĂ BN-031A DETERMINAREA CONSTANTEI PLANCK DIN STUDIUL EFECTULUI FOTOELECTRIC EXTERN

2 DETERMINAREA CONSTANTEI PLANCK DIN STUDIUL EFECTULUI FOTOELECTRIC EXTERN 1. Sopul lurarii In aasta lurar s a un studiu al tului otoltri xtrn, dtrminândus, din datl xprimntal obtinut, valoara onstanti lui Plank. 2. Toria lurarii Etul oltri xtrn onsta in soatra (xtragra) d ltroni dintr-un orp (mtali sau smiondutor), prin atiuna unui lux d lumina trimis p supraata lui. Eltronii misi s nums otoltroni. Etul otoltri st un nomn oart usor d pus in vidnta. Est suiint sa iluminam u o lampa d mrur (sursa d radiatii ultraviolt) o plaa d zin lgata la un ltrosop inarat. Daa ltrosopul st inarat pozitiv nu s intâmpla nimi, dar daa st inarat ngativ, l s dsara lnt; iradira u lumina prmit sarinilor ngativ in xs sa parasasa plaa mtalia (Halbwas, 1888). Plând d la aasta obsrvati, tul otoltri poat i privit a nomnul d misi d ltroni d atr o supraata mtalia, datorita iluminarii sal u un asiol luminos. In ralitat, insa, s intâlns patru tipuri d t otoltri: a) Etul otoltri xtrn, in ar absorbtia luminii ondu la misia d ltroni in aara mtalului iradiat, datorita intratii dintr radiatiil luminoas si ltronii libri din rtaua ristalina a mtalului. b) Etul otoltri al radiatiilor X, ar onsta in soatra in aara mtalului a ltronilor din paturil intrioar al atomului, a urmar a atiunii asiolului d radiatii X. ) Etul otoltri intrn, in ar absorbtia luminii du numai la marira numarului ltronilor d onduti din intriorul mtalului iradiat, ara a i sa parasasa mtalul. Ast nomn du la o misorar rapida a rzistnti ltri a matrialului iradiat. d) Etul otogalvani, ar onsta in nomnul d apariti a uni tnsiuni ltromotoar la ontatul dintr smiondutor si un mtal, sau dintr doi smiondutori, daa asupra rgiunii d ontat s trimit un asiul luminos. a) Etul otoltri xtrn Folosindu-s dirit surs d lumina monoromatia, având dirit rvnt, s poat pun in vidnta aptul a tul apar doar pntru undl ltromagnti u lungima d unda suiint d mia, rsptiv u rvnta suiint d mar. Un studiu mai sistmati prmit sa s dtrmin o rvnta d prag ν p, sub ar nu mai apar tul otoltri. Aasta rvnta d prag st aratristia pntru matrialul din ar st ontionata plaa. Pntru un studiu mai aproundat al astui t, plaa mtalia trbui aszata in vid, ast luru prmitând ulgra sarinilor ngativ librat. Tniil sptrograii d masa astl apliat au prmis masurara sarinii ltri spii a partiullor librat prin t otoltri, a a dus la idntiiara astora u ltronii. 1

3 S-a onstruit o lula otoltria inizând intr-un tub vidat o plaa mtalia snsibila la lumina, numita otoatod, prum si un ltrod iliorm, anodul, dstinat oltarii otoltronilor. Expliara tului p baza torii ondulatorii a luminii intâmpina diiultati d ntrut. Einstin a aratat a toat ast diiultati dispar daa onsidram lumina drpt un lux d partiul, numit otoni, d nrgi ν ( st onstanta lui Plank, iar ν rvnta luminii), di daa n vom situa p pozitii pur orpusular. Din ast punt d vdr, manismul tului otoltri st urmatorul: Un oton absorbit daza nrgia sa unui ltron. Daa aasta nrgi st suiinta pntru a libra ltronul d ortl ar il laga, l poat parasi supraata matrialului. Doar probabilitata a un ltron sa absoarba simultan doi otoni st oart mia, insamna a iar ltron smuls isi dobândst nrgia d la un singur oton. Enrgia ν a unui oton, ar produ tul otoltri, st primita intgral d ltron, astl: o part W ' pntru a soat ltronul din atom, o alta part W (numita lurul d xtrati ) pntru a dsprind ltronul d p supraata orpului, iar rstul pntru imprimara uni nrgii inti E ltronul xtras. Exprsia onsrvarii nrgii va ava di urmatoara orma: ν= W ' + W + E. (1) In mtal xista un numar mar d ltroni ar pot i onsidrati aproximativ libri (nlgati d atomi). D aa W ' poat i nglijat: W ' = 0. (2) P masura sad nrgia ν a otonilor inidnti, va sada si vitza ltronilor misi. Pntru o anumita rvnta (numita rvnta d prag), rsptiv pntru o lungim d unda d prag λ p = (und st vitza luminii in vid), vitza ltronilor misi s ν p anulaza, iar pntru ν <ν p, ltronii nu mai pot parasi orpul. Pntru rvnta d prag avm rlatia: ν p = = W. (3) λ p Dtrminara nrgii inti E a ltronilor misi s poat a prin mtoda âmpului intârzitor, ar onsta in a obliga ltronii misi sa travrsz un âmp ltri al arui sns st dirijat astl inât sa ii rânz. Pntru o anumita valoar U a dirnti d potntial orspunzatoar âmpului intârzitor, intnsitata urntului ltri ormat din ltronii misi prin t otoltri, s anulaza. Di: mv 2 U = E = (4) 2 19 und rprzinta sarina ltronului ( = 1,6 C). Introduând rlatiil (4), (3) si (2) in (1), obtinm: ν= ν p + U sau U = p ν ν. (5) Euatia (5) st uatia uni drpt intr-o rprzntar U = ( ν), ordonata la origin iind rvnta d prag ν p iar panta drpti st. 2

4 Dinind potntialul d xtrati V p prin rlatia: Vp = W = ν p (6) s poat dtrmina aasta marim aratristia iarui mtal, rzultatl iind przntat m ai jos in Tablul 1: Tablul 1 Mtalul Cs Pb K Na Ca Mg Zn Ni F Potntialul d xtrati 2,1 2,2 2,4 2,5 2,3 2,4 3,4 5,0 4,8 V p [ V] Trbui auta obsrvatia a dtrminara tnsiunii U s t in pratia dranjata d un t otoltri parazit d p anodul oltor. In urma unor masuratori d mar int s-a ajuns la onluzia a anodul oltor trbui sa i onstituit dintr-un alt matrial dât atodul, asa inât rvnta d prag a lui sa i u mult mai mar a a otoatodului. In ast l, otolula luraza normal u radiatii luminoas a aror rvnta st uprinsa intr l doua rvnt d prag. 3. Dsrira dispozitivului xprimntal Dispozitivul xprimntal s rra xlusiv la studiul tului otoltri xtrn ralizat u ajutorul uni lul otoltri d uz urnt, iluminara aându-s u lumina din domniul vizibil si ultraviolt, uprinzând urmatoarl: - lampa d darar u vapori d mrur B, alimntata la o sursa d urnt altrnativ d 220V, raza luxul d lumina; - iltrul F ar a a lumina ad p lula otoltria C sa aiba o anumita rvnta (vzi Tablul 2); - lula otoltria C p atodul aria st dpus matrialul otosnsibil studiat; - potntiomtrul P ralizaza âmpul intârzitor variabil intr atodul luli otoltri si anodul sau; - un galvanomtru G u spot luminos, pntru masurara intnsitatii otourntului; - un voltmtru V pntru masurara tnsiunii intârzitoar. Fig. 1 3

5 FILTRUL [ Hz] o ν A A B C D E Tablul 2 λ U [ V] In adrul lurarii przntat s va trasa p baza d masuratori drapta U = ( ν ) si s va dtrmina onstanta lui Plank,, din panta drpti rsptiv. 4. Modul d luru Pntru iar iltru s masoara variatia intnsitatii otourntului indiat d galvanomtrul G in unti d tnsiuna invrsa U ; valoara tnsiunii st modiiata u potntiomtrul P si masurata u voltmtrul V. Curntul rsptiv tind spr zro pntru valoara U a tnsiunii intârzitoar. 5. Indiatii pntru prlurara datlor xprimntal 5.1. S trasaza p ârti milim tria, pntru iar iltru, grail I = ( U ) Extrapolând urbl ( U ) I = s gasst tnsiuna intârzitoar pntru intnsitata urntului s anulaza, la iar din l ini iltr. U ar 5.3. S ompltaza tablul 2 u datl privind tnsiuna d rânar S trasaza graiul U ( ) = ν, ar onorm rlatii (5), trbui sa i o drapta S dtrmina panta drpti, ar onorm rlatii (5), trbui sa i gala u raportul m = alulându-s apoi onstanta lui Plank = m ( sarina ltronului 19 = 1,6 C ) Prin prlungira drpti pâna la intrstia u axa absislor, s dtrm ina rvnta d prag ν p si s alulaza λ p =. ν p 6. Intrbari 1. In onsta tul otoltri xtrn? 2. Cum poat i olosit tul otoltri pntru dtrminara onstanti lui Plank? 3. C st pragul tul otoltri? 4. D st nsara trasara drpti ν= ( U )? 4

Σχετικά έγγραφα

Teorema Rezidurilor şi Bucuria Integralelor Reale

Teorema Rezidurilor şi Bucuria Integralelor Reale Torma Ridurilor şi Bucuria Intgrallor Ral Prntar d Alandru Ngrscu Intgral cu funcţii raţional c dpind d sin t şi cos t u notaţia it, avm: cos t ( + sin t ( i dt d i, iar intgrara s va fac d-a lungul crcului