Planck-Konstante aus dem Photoeffekt
Messen Sie die Gegenspannung V_s bei verschiedenen Lichtfrequenzen f. Die lineare Anpassung V_s(f) liefert die Steigung h/e, daraus h = e·Steigung.
Ziel des Versuchs
Die Planck-Konstante h aus der Einstein-Gleichung eV_s = hf − A bestimmen: die Steigung des Graphen V_s gegen f ist h/e.
Geräte
- Photozelle (Kathode)
- Durchstimmbare Lichtquelle
- Voltmeter für die Gegenspannung
Versuch
Theorie
Für den Photoeffekt gilt eV_s = hf − A, wobei A die Austrittsarbeit ist. In den Koordinaten (f, V_s) entsteht eine Gerade mit der Steigung h/e; die Grenzfrequenz hängt mit A zusammen. Im Modell ist A ≈ 2 eV.
Durchführung
- Wählen Sie Frequenzen oberhalb der Schwelle (Austrittsarbeit des Modells ≈ 2 eV), damit V_s positiv bleibt.
- Ändern Sie f und notieren Sie die Gegenspannung V_s (leichtes Rauschen).
- Wiederholen Sie die Messung für mindestens 6 Frequenzen, gleichmäßig oberhalb der Schwelle verteilt.
- Prüfen Sie die lineare Anpassung V_s(f): die Steigung ist h/e, also h = e·Steigung.
- Vergleichen Sie das bestimmte h mit dem Tabellenwert und formulieren Sie die Schlussfolgerung.
Schlussfolgerung
Die bestimmte Planck-Konstante stimmt im Rahmen der Toleranz mit dem Tabellenwert überein. Wesentliche Fehlerquellen: Rauschen von V_s, Bestimmung der Schwelle und die Idealisierung der Einstein-Gleichung.