Представлена лабораторная работа по квантовой физике 11 класса, в которой с помощью светодиода в прямом включении измеряется постоянная Планка. В методе используется равенство прямого напряжения на полупроводниковом светодиоде и запирающего напряжения фотоэффекта. Частота излучаемого света измеряется с помощью дифракционной решетки.
пост Планка.doc
Лабораторная работа
Определение постоянной Планка
Цель работы ознакомиться с одним из методов экспериментальной оценки значения
постоянной Планка.
Оборудование:
.
В основе принципа действия светодиода положено преобразование электроэнергии в
электромагнитное излучение, спектр которого может лежать в видимой или
инфракрасной области спектра. Светодиодная структура представляет собой электронно
дырочный переход, в котором одна из областей, например n, является эмиттером, а
другая — p — базой. В базу вводят специальную примесь, которая не приводит к
появлению в полупроводнике дополнительных свободных электрических зарядов, но
способствует генерации света. При подаче на p п переход напряжения в прямой
полярности начинается переход электронов из эмиттера в базу. Одновременно и дырки
начинают переходить из базы в эмиттер. Рекомбинации носителей заряда происходят как
в базе, так и в эмиттере, но в базе происходит преобразование энергии перешедших туда
электронов в энергию излучения. В соответствии с квантовой теорией возбужденный
электрон, перешедший в базовую область, рекомбинируя с дыркой, испускает квант
энергии излучения. При этом энергия возникшего кванта света h ν равна ширине
запрещенной энергетической зоны (разности энергий свободной и валентной
энергетических зон). Энергию Еэл , которую электрон отдает при рекомбинации, он
получает при переходе через р п переход. Значение этой энергии определяется
произведением заряда электрона е на величину прямого напряжения, приложенного к р
п переходу светодиода Uд: Еэл == еUд. Так как h =Еν эл, то hν = еUд.
Откуда h=eUд/
Из формулы (1) следует, что для определения постоянной Планка достаточно знать
заряд электрона е, измерить прямое напряжение Uд, приложенное к светодиоду,
излучающему свет, а также измерить частоту излучаемого света ν.
ν
(1).
Порядок выполнения работы
1. Подключить светодиод в прямом включении в соответствии с предложенной схемой. Сопротивление R = 10 ом, напряжение источника тока 9 в и цифровой вольтметр
(мультиметр).
2. Измерить прямое напряжение светодиода.
3. Определить частоту излучения светодиода
периодом 100 штр. на 1 мм.
4. По шкале измерить расстояние между наиболее яркими участками спектров Х в
тетрадь переписать величину расстояния от шкалы до дифракционной решетки L.
Значение этой величины указано на поверхности рейки. Частоту излучения светодиода
вычислить по формуле
с помощью дифракционной решетки с
ν
ν
=2cL/dX, где c – скорость света в вакууме.
.ν
5. Выполнив необходимые измерения по формуле (1) вычислить значение постоянной
Планка. h=eUд/
Полученное значение сравнить с табличным и определить относительную погрешность
измерений : ε
ε
= {|
лученное в ходе эксперимента и из таблицы.
hэ – hт|/hт}100%???, где hэ и hт, соответственно, значения постоянной Планка по
Измерение постоянной Планка
Измерение постоянной Планка
Измерение постоянной Планка
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.