Теоретические основы определения постоянной Планка.

Так как при каждом акте рекомбинации электрона и дырки получается один квант света с энергией ε = hν, а внешнее электрическое поле на перевод электрона через п - р - переход совершает работу А = еU₀ (е - заряд электрона, U₀ - величина внешнего поля, при котором СД начинает светиться), то е U₀ = h ν, откуда h = eU₀ / ν , где ν – частота излучаемого света.

С учетом ν = с/λ, где с – скорость света в вакууме, λ – длина волны света

(12.1)

Таким образом, для определения h нужно измерить U₀ и λ (е и с - универсальные постоянные). Формула (12.1) является рабочей .

Способы определения U₀ и λ.

Напряжение U₀ на­хо­дят по показанию вольт­мет­ра, непосредственно под­ключенного к СД.

Для нахождения дли­­ны волны моно­хро­ма­ти­ческого света, излу­ча­е­мо­го СД, используется ди­фра­кционная решетка (ДР).

Линза и экран, име­ющие место при обычном спо­собе наблюдения, за­ме­ня­ются глазом наблю­да­те­ля (рис. 12.4): роль линзы вы­полняет оптическая си­сте­ма глаза, а роль экрана - сетчатка глаза.

Наблюдатель, глядя через ДР в сторону СД, видит дифракционную картину на экране, расположенном на уровне СД. Определив угол дифракции φ, из условия максимума для ДР d·sin φ = kλ, где d - период решетки, k - порядок максимума, можно вычислить длину волны

. (12.2)

Порядок выполнения работы

1. 

   Ознакомиться с предлагаемыми приборами.

2. Собрать электрическую цепь (рис. 12.5), соблюдая полярность по­да­ва­емого на СД напряжения.

3. Определить U₀.

3.1. Убедиться в том, что при по­вы­шении напряжения, подаваемого на СД (вращением ручки выпрямителя), последний «зажигается».

3.2.Повторяя операцию, опре­де­лить напряжение в момент зажигания U₀ по показанию вольтметра. Измерения повторить не менее 7 раз; результаты занести в табл. 12.1.

Таблица 12.1

№	U0,i	ΣU0,i	<U0>
1
2
3
…
7

3. Вычислить ΣU_0,i и <U₀>.

3. Определить длину волны λ света, излучаемого СД.

4.1. На СД подать напряжение ~ на 0,5 В больше напряжения U₀ . Глядя через ДР и передвигая ее убедиться в наличии на экране (рис. 12.4) дифракционных максимумов.

4.2. Выбрав некоторое расстояние L между ДР и СД, измерить координаты x₁ и х₂ одномерных максимумов разных порядков. Данные занести в табл. 12.2.

4.3. Пункт 4.2 повторить при других L (общее число «обследованных» максимумов разных порядков должно быть не менее 7).

4. По данным п.п. 4.2 и 4.3 вычислить l (рис. 12.4), tgφ, φ и sinφ.

5. По формуле (12.2) для каждой пары l и L вычислить длину волны λ, Σλ и <λ>.

4. По формуле (12.1) вычислить постоянную Планка

.

Таблица 12.2

L, мм	k	x1	x1	l=x2-x1	tg		sin	, мм
L1	1 2 3
L2	1 2 3
L3	1 2 3
Σλi =			<λ> =			<h> =

Полученный результат сравнить с табличным значением для h и вычислить относительное расхождение δ между <h> и h_табл .