Zjawisko fotoelektryczne i wyznaczanie stałej Plancka.

Pobierz instrukcję

Zagadnienia do opracowania.

1. Dualizm korpuskularno– falowy światła.
2. Pochodzenie pasm energetycznych w ciałach stałych.
3. Podział ciał stałych na metale, półprzewodniki i izolatory w oparciu o model pasmowy.
4. Fotonowa hipoteza Einsteina.
5. Praca wyjścia elektronu z metalu.
6. Zewnętrzny efekt fotoelektryczny.
7. Równanie Einsteina zjawiska fotoelektrycznego.
8. Wyznaczanie częstotliwości progowej w doświadczeniu Millikana.
9. Budowa i zasada działania fotokomórek. Charakterystyki fotokomórek.
10. Budowa lamp spektralnych.
11. Układ optyczny i zasada działania monochromatorów pryzmatycznych.
12. Podstawowe własności monochromatorów.
13. Metoda wyznaczania stałej Plancka i pracy wyjścia elektronów z fotokatody z pomiarów napięcia hamowania.

Zestaw przyrządów.

1. Fotokomórka Sb-Cs.
2. Zasilacz fotokomórki.
3. Monochromator SPM2.
4. Soczewka.
5. Lampa rtęciowo kadmowa.
6. Zasilacz lampy.
7. Wzmacniacz pomiarowy.
8. Dwa multimetry.

Literatura.

1. 1. J. Kamler,A. Mańk – „Odbiorniki fotoelektryczne i ich zastosowanie”, WNT, Warszawa 1966.
   2. Sz. Szczeniowski – „Fizyka doświadczalna. Część V: Fizyka atomu”, PWN, Warszawa 1974.
   3. M.N. Rudden, J. Wilson – „Elementy fizyki ciała stałego”, PWN, Warszawa 1975.
   4. E. Helbig – „Podstawy fotometrii”, WNT, Warszawa 1975.
   5. T. Dryński – „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1980.
   6. R.I. Sołouchin – „Optyka i fizyka atomowa. Ćwiczenia laboratoryjne”, PWN, Warszawa 1982.
   7. R. Eisberg, R. Resnick – „Fizyka kwantowa atomów, cząstek, ciał stałych, jąder i cząstek elementarnych”, PWN, Warszawa 1983.
   8. D. Kunisz – „Fizyczne podstawy emisyjnej analizy widmowej”, PWN, Warszawa 1973.
   9. F. Kaczmarek – „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki dla zaawansowanych”, PWN, Warszawa 1982.
   10. W. Demtröder – „Spektroskopia laserowa”,PWN, Warszawa 1993.
   11. C. Kittel – „Wstęp do fizyki ciała stałego”, PWN, Warszawa 1999.
   12. J. Orear – „Fizyka”, T.2., Wydawnictwo Naukowo – Techniczne, Warszawa 1998.
   13. V. Acosta , C.L. Cowan, B.J. Graham – „Podstawy fizyki współczesnej”, PWN, Warszawa 1981.
   14. Cz. Bobrowski – „Fizyka– krótki kurs”, Wydawnictwo Naukowo – Techniczne, Warszawa 1998.
   15. Demtröder – “Atoms, Molecules and Photons: an Introduction to Atomic-, Molecularand Quantum-Physics”, Springer, Berlin 2006.
   16. A. Reimann – “Physics”, Vol. III: “Modern Physics”, Harper&Row, Publishers Inc., 1973.
   17. J. Orear – “Physics”, Vol. 2., Macmillan Publishing Co., Inc., 1979.
   18. V. Acosta, C.L. Cowan, B.J. Graham – “Essentials of Modern Physics”, Harper&Row , Publishers, New York 1973.
   19. A.P. Arya – “Fundamentals of Atomic Physics”, Allyn&Bacon, Inc., Boston 1971.
   20. R. Eisberg, R. Resnick – “Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei , and Particles”, John Wiley&Sons, Inc., 1974.
   21. C. Kittel – “Introduction to Solid State Physics”, Wiley, 2004.

The photoelectric effect and the determination of Planck’s constant

Download instruction

Background theory

1. Wave – particle duality of light.
2. Origin of energy bands in solids.
3. Categorising solids into metals, semiconductors and insulators based on their band structure.
4. Einstein’s photon hypothesis.
5. Work function of electrons in a metal.
6. Photoelectric effect.
7. Einstein’s equation of photoelectric effect.
8. Determining the threshold frequency in Millikan’s experiment.
9. Construction and operation of photocells. Characteristics of photocells.
10. Construction of spectral lamps.
11. The optics and operating principles of prismatic monochromators.
12. Basic properties of monochromators.
13. Method of determining Planck’s constant and electron work function from photocathode decelerating voltage measurements.

Apparatus

1. Sb-Cs photocell.
2. Photocell power supply.
3. SPM2 monochromator.
4. Lens.
5. Mercury – cadmium lamp.
6. Lamp power supply.
7. Measuring amplifier.
8. Two multimeters

Literature

1. W. Demtröder – “Atoms, Molecules and Photons: an Introduction to Atomic-, Molecular‑and Quantum-Physics”, Springer, Berlin 2006.
2. A. Reimann – “Physics”, Vol. III: “Modern Physics”, Harper & Row, Publishers Inc., 1973.
3. V. Acosta, C.L. Cowan, B.J. Graham – “Essentials of Modern Physics”, Harper & Row, Publishers, New York 1973.
4. A.P. Arya – “Fundamentals of Atomic Physics”, Allyn & Bacon, Inc., Boston 1971.
5. R. Eisberg, R. Resnick – “Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles”, John Wiley & Sons, Inc., 1974.
6. C. Kittel – “Introduction to Solid State Physics”, Wiley, 2004.