Zjawisko fotoelektryczne

Opracowanie wyników

Analiza charakterystyk prądowo-napięciowych. Wyznaczanie pracy wyjścia oraz stałej Plancka

Dla określonej długości fali i maksymalnej szczeliny monochromatora wykonujemy wykres zależności fotoprądu od napięcia polaryzacji fotokomórki. Punkty pomiarowe otaczamy prostokątami niepewności pomiarowych $\Delta X$ i $\Delta Y$. Z wykresu tego wyznaczmy napięcie hamowania ($U_h$), jako napięcie przy którym zanika fotoprąd. Określamy niepewności pomiarowe tak wyznaczonego napięcia hamowania. Podobną procedurę powtarzamy dla różnych długości fali.

Wykonujemy wykres zależności napięcia hamowania (oś $Y$) od częstotliwości (oś $X$). Każdy punkt otaczamy prostokątem niepewności pomiarowych $\Delta U_h$ oraz $\Delta \nu$. Przez te prostokąty przeprowadzamy prostą, która jest najmniej odchylona od wyznaczonych punktów pomiarowych. Możemy to zrobić metodą graficzną lub analitycznie, metodą najmniejszych kwadratów. Z wykresu wyznaczamy tangens kąta nachylenia prostej do osi $X$, zaś mnożąc go przez wartość ładunku elektronu $\text{e}$ wyznaczamy stałą Plancka $\text{h}$. Przedłużamy prostą na wykresie do przecięcia się jej z osią $Y$. Wartość napięcia, przy którym prosta przecina oś $Y$ pomnożona przez wartość ładunku elektronu wyznacza pracę wyjścia z metalu fotokatody.

Niepewności pomiarowe wyznaczenia zarówno stałej Plancka jak też pracy wyjścia tą metodą są niepewnościami złożonymi. Możemy wyznaczyć je metodą analityczną lub graficzną. Ograniczając się do metody graficznej, przez pola niepewności na naszym wykresie prowadzimy dwie proste pod kątami, które skrajnie różnią się od uprzednio wyznaczonej prostej. Wyznaczmy tangensy tych kątów i odpowiadające im wartości $h_{max}$ i $h_{min}$. Połowa różnicy tych wartości określa nam niepewność pomiaru stałej Plancka
$$\Delta \text{h} = \frac{h_{max} – h_{min}}{2}$$.

Podobnie metodą graficzną wyznaczamy maksymalną i minimalną wartość napięć $V_{max}$ i $V_{min}$, wyliczamy odpowiadające im prace wyjścia $W_{max}$ i $W_{min}$ oraz niepewność jej wyznaczenia $\Delta W = \frac{W_{max} – W_{min}}{2}$.

Sprawdzamy czy napięcie hamowania zależy od mocy promieniowania padającego na fotokatodę (im większa szerokość szczeliny tym więcej światła). Jak pamiętamy teoria klasyczna oczekiwała że im większa będzie moc promieniowania tym większe będzie napięcie hamowania.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
(Program Operacyjny Kapitał Ludzki)
Copyright © 2009-2011 Internetowe Laboratorium Fizyki