Як знайти величину h з фізики


 

Значення постійної Планка, що позначається буквою h, визначено експериментально в лабораторних умовах з точністю до десяти знаків після коми. Поставити досвід по її визначенню можна і в фізичному кабінеті, але точність буде значно менше.



Вам знадобиться

— фотоелемент із зовнішнім фотоефектом;
- Джерело світла з монохроматором;
- Плавно регульований джерело живлення на 12 В;
- Вольтметр;
- Мікроамперметр;
- Лампочка на 12 В, 0,1 А;
- Калькулятор, який працює з числами, представленими в експоненційної формі.

Інструкція

  1. Використовуйте для досвіду фотоелемент із зовнішнім фотоефектом. Елемент з внутрішнім фотоефектом (тобто, не вакуумний, а напівпровідниковий) не підійде. Випробуйте його на придатність для проведення досвіду, для чого підключіть до мікроамперметра безпосередньо, дотримуючись полярності. Направте на нього світло — стрілка повинна відхилитися. Якщо цього не відбудеться, використовуйте фотоелемент іншого типу.
  2. Не міняючи полярності підключення ні фотоелемента, ні мікроамперметра, розірвіть ланцюг і включіть в її розрив регульований джерело живлення, вихідна напруга якого можна плавно змінювати від 0 до 12 В (з двома ручками для грубої і точної регулювання). Увага: включати це джерело слід не в прямій, а в зворотній полярності, щоб він своїм напругою не збільшував, а зменшував струм через елемент. Паралельно йому підключіть вольтметр — на цей раз в полярності, відповідної позначенням на джерелі. Цього можна не робити, якщо в блоці є вбудований вольтметр. Також підключіть паралельно виходу навантаження, наприклад, у вигляді лампочки на 12 В, 0,1 А, на випадок, якщо внутрішній опір джерела велике. Світло лампочки потрапляти на фотоелемент не повинен.
  3. Встановіть напруга джерела на нуль. Направте в фотоелемент потік світла з джерела з монохроматором, виставивши довжину хвилі близько 650 нанометрів. Плавно збільшуючи напругу джерела живлення, добийтеся, щоб струм через мікроамперметр став рівним нулю. Залиште регулятор в цьому положенні. Запишіть показання вольтметра і шкали монохроматора.
  4. Виставте на монохроматоре довжину хвилі близько 450 нанометрів. Трохи збільшіть вихідна напруга джерела живлення, щоб струм через фотоелемент знову став рівним нулю. Запишіть нові свідчення вольтметра і шкали монохроматора.
  5. Обчисліть частоту світла в герцах для першого і другого дослідів. Для цього поділите швидкість світла у вакуумі, рівну 299792458 м / с, на довжину хвилі, попередньо перекладену з нанометрів в метри. Для простоти вважайте коефіцієнт заломлення повітря рівним 1.
  6. Відніміть більшу напругу з меншого. Результат помножте на заряд електрона, рівний 1,602176565 (35) · 10 ^ (-19) кулона (Кл), а потім поділіть на результат віднімання більшої частоти з меншою. Вийде постійна Планка, виражена в джоулях, помножених на секунду (Дж · с). Якщо вона буде близька до офіційного значенням, рівному 6,62606957 (29) · 10 ^ (-34) Дж · с, досвід можна вважати поставленим правильно.

Зверніть увагу

Будьте обережні при роботі з електричним обладнанням.