Επιστροφή στο αρχικό μενού

Μέτρηση της σταθεράς του Plank

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ

  Μια φωτοδίοδος ( Led ) κόκκινη

  Μια μπαταρία 1,5 V ή 4,5 V 

  Ένα ποντεσιόμετρο 1KΩ

  Ένα πολύμετρο ή βολτόμετρο

Πραγματοποιούμε τη συνδεσμολογία της διάταξης. Ρυθμίζουμε το ποντεσιόμετρο ώστε ίσα - ίσα η δίοδος να φωτοβολεί. Μετράμε τη τάση στα άκρα της διόδου. Τη μετρήσαμε και τη βρήκαμε 1,72V. Με τη μέτρηση αυτή μπορούμε να υπολογίσουμε τη σταθερά του Plank.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ:

Πριν προχωρήσουμε στους υπολογισμούς θα πρέπει να αναφέρουμε λίγα πράγματα για τη λειτουργία της φωτοδιόδου. Η φωτοδίοδος αποτελείται από δύο περιοχές. Στη μία περιοχή επικρατούν ως φορείς ηλεκτρισμού οι οπές ενώ στην άλλη τα ηλεκτρόνια. Όταν μια οπή ενωθεί με ένα ηλεκτρόνιο απελευθερώνεται ενέργεια χαρακτηριστική από το υλικό που είναι κατασκευασμένη η δίοδος. Για να μπορέσει όμως ένα ηλεκτρόνιο να περάσει από τη περιοχή που βρίσκονται τα ηλεκτρόνια ( περιοχή n ) στη περιοχή που βρίσκονται οι οπές (περιοχή p ) πρέπει να του προσφερθεί ενέργεια μέσω εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Η ενέργεια που προσφέρεται σε ένα ηλεκτρόνιο είναι:

Eηλ = eΧ V (1)

Η ενέργεια αυτή τελικά αφού το ηλεκτρόνιο ενώνεται με μια οπή, μετατρέπεται σε φωτεινή, με την εκπομπή ενός φωτονίου. Η ενέργεια του φωτονίου δίνεται από τη σχέση:

Εφωτ = hΧ ν (2)

Από τη θεμελιώδη εξίσωση των κυμάτων έχουμε:

c = λΧ ν (3) όπου c η ταχύτητα του φωτός.

Συνδυάζοντας τις σχέσεις (1), (2) και (3) έχουμε:

Τοποθετώντας τις τιμές για το φορτίο του ηλεκτρονίου e=1,6Χ 10-19 Cb

Τη τάση που μετρήσαμε V=1,72V

Το μήκος κύματος του κόκκινου χρώματος λ=700nm=700Χ 10-9 m

Την ταχύτητα του φωτός c=3Χ 108 m/s

Βρίσκουμε:

h = 6,42Χ 10-34 JΧ s είναι καταπληκτικό πόσο κοντά είναι στη πειραματική τιμή.

h = 6,63Χ 10-34 JΧ s Σφάλμα μέτρησης 3% !!!!!!!!!!

 

Επιστροφή στην αρχή