XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ PLANCK

THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 2 PHẦN CHUẨN BỊ BÀI 9 XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ PLANCK 1 Mục đích Xác định hằng số Planck bằng hiện tượng quang điện ngoài của tế bào quang điện từ hiệu điện thế hãm ứng với các bướ.

THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG PHẦN CHUẨN BỊ BÀI 9: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ PLANCK Mục đích Xác định số Planck tượng quang điện tế bào quang điện từ hiệu điện hãm ứng với bước sóng khác ánh sáng kích thích Giới thiệu chung Bài thí nghiệm thực dựa lý thuyết tượng quang điện ngoài: dựa hiệu điện hãm đặt vào hai ện cực âm - dương c t ế bào quang điện chiếu sáng bước sóng khác nhau, ta có th ể xác định số Planck An toàn thực thí nghiệm Trong q trình làm thí nghiệm, sinh viên không để ánh sáng từ đèn Thủy ngân chiếu thẳng vào mắt gây nguy hiểm Tóm tắt lý thuyết Hằng số Planck (h) đo dựa tượng quang điện tế bào quang điện Hình 9.1 Hiện tượng quang điện ngồi với tế bào quang điện Khi chiếu vào cathode xạ có bước sóng thích hợp mạch xu ất dịng quang điện Ngay khơng có hiệu ện th ế gi ữa c ực d ương cực âm tế bào quang điện, cần ánh sáng thích hợp chiếu t ới c ực d ương tế bào quang điện, số electron với động ban đầu v ẫn có th ể bay sang cực âm tế bào quang điện tạo thành dòng quang điện Muốn cho dịng quang điện triệt tiêu hồn tồn phải đặt vào cực dương c ực âm t ế bào quang điện hiệu điện hãm ( Uh) Hiệu điện gây điện trường cản mạnh đến mức electron có vận t ốc ban đầu lớn v0max không bay đến cực dương tế bào quang điện Theo đó, ta có phương trình Einstein tượng quang ện là:   hv  A  mv0max 2  hc  eU h  (9.1) với  lượng photon có tần số  , h số Planck có giá 34 trị khoảng 6, 625.10 J s , A cơng quang electron khỏi kim loại, 31 v m khối lượng quang electron khoảng 9,109.10 kg , vận tốc ban max đầu cực đại quang electron, c vận tốc ánh sáng khoảng 2, 998.10 m / s , 0 giới hạn quang điện kim loại, e độ lớn điện tích quang electron 19 1, 602.10 C Uh hiệu điện hãm Suy ra: h A Uh    e e (9.2) Với ánh sáng đơn sắc có tần số v1 , v2 , hiệu điện hãm tương ứng là: h A U h1    e e (9.3) h A U h2    e e (9.4) Từ (9.3) (9.4) suy giá trị số Planck: he U h1  U h2   (9.5) Chuẩn bị Nhiệm vụ học tập 1: Sinh viên quan sát dụng cụ thí nghiệm kết hợp đọc tài liệu thí nghiệm giới thiệu thí nghiệm để hoàn thành yêu cầu sau: Nêu tên trình bày rõ vai trị phận đánh s ố từ đến Hình 9.2 Tiến hành lắp đặt dụng cụ lên giá quang học Giải thích cần bố trí dụng cụ Hình 9.2 Nêu tên trình bày rõ vai trò phận đánh số từ đến Hình 9.2 ST Tên Cơng dụng T Nguồn điều chỉnh điện Điều chỉnh điện áp catode anode để xác áp chiều Tế bào quang điện định hiệu điện hãm Tạo electron quang điện có ánh sáng thích hợp chiếu vào Thấu kính hội tụ tiêu cự Hội tụ chùm sáng đơn sắc chiếu đến để cường độ f = +100mm Khe hẹp Kính lọc sắc Lăng kính Đèn thủy ngân chùm sáng đến tế bào quang điện lớn Thực tế không dùng thí nghiệm Cho ánh sáng có bước sóng phù hợp qua Thực tế khơng dùng thí nghiệm Đóng vai trị nguồn sáng 12V/35W Tiến hành lắp đặt dụng cụ lên giá quang học Giải thích cần bố trí dụng cụ Hình 9.2 Ta cần phải bố trí dụng cụ hình để đảm bảo dụng cụ đồng trục với nhau, giúp ánh sáng từ nguồn sáng qua thấu kính hội tụ truy ền thẳng tập trung để gia tăng cường độ ánh sáng vào tế bào quang ện Qua ánh sáng tới tế bào quang điện (Tế bào quang ện chân không lo ại Cs -Sb) tạo dịng quang điện  Chứng minh cơng thức tính sai số số Planck: Ta có số Planck thí nghiệm xác định biểu thức sau: he U h1  U h2   Lấy ln vế:   ln h  ln e  ln U h1  U h2  ln     Lấy vi phân toàn phần vế:   d     dh de d U h1  U h2    h e U h1  U h2   Từ ta suy biểu thức tính sai số tương đối là: h e U h1  U h2       h e U h1  U h2   ... chân khơng lo ại Cs -Sb) tạo dịng quang điện  Chứng minh cơng thức tính sai số số Planck: Ta có số Planck thí nghiệm xác định biểu thức sau: he U h1  U h2   Lấy ln vế:   ln h  ln e  ln... e (9.2) Với ánh sáng đơn sắc có tần số v1 , v2 , hiệu điện hãm tương ứng là: h A U h1    e e (9.3) h A U h2    e e (9.4) Từ (9.3) (9.4) suy giá trị số Planck: he U h1  U h2   (9.5)... tên trình bày rõ vai trị phận đánh số từ đến Hình 9.2 ST Tên Cơng dụng T Nguồn điều chỉnh điện Điều chỉnh điện áp catode anode để xác áp chiều Tế bào quang điện định hiệu điện hãm Tạo electron quang