Як знайти величину h з фізики

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 за її визначенням можна і у фізичному кабінеті, але точність буде значно меншою.

Вам знадобиться

  • - фотоелемент із зовнішнім фотоефектом;
  • - джерело світла з монохроматором;
  • - плавно регульоване джерело живлення на 12 В;
  • - вольтметр;
  • - мікроамперметр;
  • - лампочка на 12 В, 0,1 А;
  • - калькулятор, що працює з числами, представленими в експоненціальній 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 станеться, використовуйте фотоелемент іншого типу.

2. Не змінюючи полярності підключення ні фотоелемента, ні мікроамперметра, розірвіть ланцюг і включіть в його розрив регульоване джерело живлення, вихідне напруження якого можна плавно міняти від 0 до 12 В (з двома ручками для грубого і точного регулювання). Увага: вмикати це джерело слід не в прямій, а в зворотній полярності, щоб воно своєю напругою не збільшувало, а зменшувало струм через елемент. Паралельно йому підключіть вольтметр - цього разу в полярності, що відповідає 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 великий. Світло лампочки потрапляти на фотоелемент не повинно.

3. Встановіть напругу джерела на нуль. Направте до фотоелемента 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 у цьому положенні. Запишіть показання вольтметра і шкали монохроматора.

4. Виставте на монохроматорі довжину хвилі близько 450 нанометрів. Трохи збільште вихідну напругу джерела живлення, щоб струм через фотоелемент знову став рівним нулю. Запишіть нові показання вольтметра і шкали монохроматора.

5. Вирахуйте частоту світла в герцах для першого і другого дослідів. Для цього поділіть швидкість світла у вакуумі, рівну 299792458 м/с, на довжину хвилі, попередньо переведену з нанометрів у метри. Для простоти вважайте коефіцієнт заломлення повітря рівним 1.

6. Вирахуйте більшу напругу з меншого. Результат помножте на заряд електрону, що дорівнює 1, 602176565 (35) · 10 ^ (‑ 19) кулона (Кл), а потім поділіть на результат віднімання більшої частоти з меншої. Вийде постійна Планка, виражена в джоулях, помножених на секунду (Дж · с). Якщо вона буде близькою до офіційного значення, рівного 6,62606957 (29) · 10 ^ (-34) Дж · с, досвід можна вважати поставленим правильно.