3B SCIENTIFIC PHYSICS U10700 Mode D'emploi page 22

3. Descrição
O aparelho para a constante de Planck serve para a
determinação da constante de Planck e do trabalho
de saída dos elétrons do cátodo de césio da
fotocélula segundo o método de tensão inversa.
Ele contém uma fotocélula de vácuo, um voltímetro
para a medição da tensão inversa, um nano
amperímetro para medir o fluxo da corrente
fotoelétrica e uma fonte de alimentação de tensão
para o LED. Como fontes de luz de diferentes
freqüências estão disponíveis cinco diodos emissores
de luz (LED) de comprimento de ondas médio
conhecido. A intensidade da luz emitida pode ser
variada a cada vez entre 0 e 100%. A fotocélula
consiste de um cátodo vaporizado com césio e um
anodo em forma de anel. Com o aparelho ligado
existe uma tensão entre estes eletrodos, que é
variada com dois comutadores em aproximado e
fino.
O fornecimento da tensão para o aparelho acontece
através de uma fonte de alimentação fornecida. O
aparelho para a constante de Planck com o número
de item U10700-115 é guarnecido para uma tensão
de rede de 115 V (±10 %), o aparelho com o número
U10700-230 é para 230 V (±10 %).
4. Dados técnicos
Fotocélula:
Voltímetro:
Precisão:
Nano amperímetro:
Precisão:
Diodos luminosos:
Dimensões:
Massa:
5. Fundamentos teóricos
A luz do diodo luminoso conectado atinge através do
anodo em forma de anel sobre o cátodo e solta aí
elétrons com a energia cinética
= ⋅ −
E h f W .
kin
= ⋅
Nisto E h f é, segundo a teoria do foto efeito de
Albert Einstein, a energia dos fótons da luz utilizada.
W é o trabalho de saída dos elétrons do cátodo, ou
seja, a energia mínima necessária, para desprender
os elétrons da superfície metálica. Adicionalmente
ela é uma grandeza dependente do material e da
temperatura e vale para césio 2,14 eV em 0 K e
aprox. 2 eV em temperatura de ambiente.
Dependendo da tensão inversa aplicada entre o
cátodo e o anodo, uma corrente de elétrons flui
entre o cátodo para o anodo, que é medido com um
nano amperímetro. Se a tensão inversa equivale a
tensão limite U com
0,
Tipo 1P39, césio (Cs)
3½ Dígitos, LCD
0,5 % (típico)
3½ Dígitos, LCD
1 % (típico)
472 nm, 505 nm, 525 nm,
588 nm, 611 nm
280x150x130 mm³
aprox. 1,3 kg
⋅ = = ⋅ −
e U E h f W
0 kin
esta corrente alcança o valor de 0 nA.
e U ⋅ - f, se situam as tensões limites
Num diagrama
0
U medidas para diferentes freqüências f numa reta
0
com a subida h e o corte axial y-, –W.
6. Operação
6.1 Medição das tensões limites na intensidade
luminosa de 75%.
•
Para o fornecimento de tensão conectar a fonte
de alimentação.
•
Ajustar a intensidade luminosa para 75%.
•
Inserir o conector da primeira fonte de luz na
tomada de conexão para LED.
•
Comprimir os pinos de pregar da caixa vazia no
tubo de recepção e puxar a caixa vazia para
baixo.
•
Empurrar a caixa de LED completamente sobre o
tubo de recepção da fotocélula até que
encaixem os pinos de pregar.
•
Levar o botão de ajuste fino para a tensão
inversa para a posição central.
•
Esperar um par de minutos e compensar a foto-
corrente com o botão de ajuste aproximativo em
aproximadamente zero.
•
Aperfeiçoar a compensação zero com o botão de
ajuste fino.
•
Anotar a tensão inversa
como sendo a tensão limite U
•
Repetir as medições com os restantes quatro
LED.
6.2 Determinação da constante de Planck h.
Dos comprimentos de onda impressos λ calcular
•
f =
as freqüências
•
Das tensões limite U
= ⋅
com e 1,602 10 C
•
Anotar os valores verificados num diagrama de
energia-freqüência.
•
Adaptar uma reta aos valores e determinar a
constante de Planck h da subida e trabalho de
saída W da secção de eixo Y.
6.3 Comprovação da independência da tensão
limite da intensidade luminosa.
•
Escolher um LED.
•
Ajustar para intensidade máxima e verificar a
tensão limite U
0
•
Reduzir a intensidade passo a passo para zero e
verificar a cada vez a tensão limite U
2
−
= ⋅
19
e e 1,6021 10 C
obtida desta maneira
,
.
0
c m
c = ⋅
8
com 3 10
λ
s
calcular as energias
0
−
19
.
.
.
0
da luz.
e U ⋅
0