Microsoft Word - planck定数.doc

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ぎんとふじした
5 years ago
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1 . 目的 Plck 定数光電効果についての理解を深める. また光電管を使い実際に光電効果を観察し,Plck 定数および仕事関数を求める.. 課題 Hg- スペクトルランプから出ている何本かの強いスペクトル線のなかから, フィルターを使い, 特定の波長域のスペクトル線を選択し, それぞれの場合について光電効果により飛び出してくる電子の最高エネルギーを測定する. この測定結果から,Plck 定数 h と光電陰極面物質の仕事関数 W を求める. 3. 実験内容 Hg- スペクトルランプテキスト Hg- スペクトルランプの光をフィルターを通して直視分光器で見る. フィルターによってスペクトル線がどのように遮断されるか観察する Plck 定数資料参照. 注意直視分光器の観察図を描かせる. 各フィルターにおいて逆電圧を. V または.5 V ステップで変化した時の光電流を測定する. 注意測定を 3 回予備実験は, 回行い, その平均値を求める. 3 フィルターを個選択し,Hg- スペクトルランプの位置を変えて, 再測定をする. 注意この測定で光電効果では入射光の強度が変わっても光電子の最高エネルギーは一定であることを確認する. 4 Hg- スペクトルランプから出る可視部の主なスペクトル線とフィルターの関係. フィルター名波長 λ 振動数 ν UV m Hz V-Y m Hz V-O m Hz V-O m Hz Hg- スペクトルランプ,Cd- スペクトルランプ, 紫外線ランプ Hg- スペクトルランプテキストの内容と同様に実験する. Cd- スペクトルランプから出る可視部の主なスペクトル線とフィルターの関係. フィルター名波長 λ 振動数 ν UV m Hz V-Y m Hz V-O m Hz V-O m Hz 3 紫外線ランプから出る可視部の主なスペクトル線種類波長 λ 振動数 ν SHORT 54 m.87 4 Hz LONG 366 m Hz 注意この実験は, 学期に Hg- スペクトルランプ + 紫外線ランプ,Hg- スペクトルランプ +

2 Cd- スペクトルランプの組み合わせで行う. 4 振動数 ν の算出式. C ν, C [ cm s ] λ 4. 実験後の確認事項直視分光器の観察図があること. 各フィルターの光電流 - 逆電圧特性が作成されていること. 注意片対数グラフの使い方を説明付録参照し, データを片対数グラフにプロットさせる. 3 各フィルターにおける阻止電圧の測定結果の例を示す. Hg- スペクトルランプ測定結果例フィルター名波長 λ 振動数 ν 測定値 UV m Hz.36 V V-Y m Hz.4 V V-O m Hz.57 V V-O m Hz.44 V Cd- スペクトルランプ測定結果例フィルター名波長 λ 振動数 ν 測定値 UV m Hz.95 V V-Y m Hz.88 V V-O m Hz.73 V V-O m Hz. V 3 紫外線スペクトルランプ測定結果例波長振動数 ν 測定値 54 m.8 4 Hz 366 m Hz.69 V 4 最小乗法付録参照を利用してプランク定数 h[ev s] [J s], 仕事関数 W[eV] [J] の値が算出されていること. ev m hν W 但し W hν 注意最小乗法で計算できない物理学演習で説明されていない場合, 時間的に算出できない場合には, グラフ上から求めさせるが, レポート提出では最小乗法を用いて算出させる注意 Plck 定数は, h 6.66 J s 4.35 ev s である. 5 光の振動数 - 光電子の最高運動エネルギーのグラフが作成されていること. 注意光電子の最高運動エネルギー evm の単位 [J],[eV] について説明する付録参照. 5. レポート直視分光器の観察図があること. 測定データが一覧表になっていること. 3 各フィルターの光電流 - 逆電圧特性が作成されていること.

3 注意データは, 片対数グラフにプロットされていること. 注意各特性にタイトル, 物理量, 単位, フィルター名等が記載されていること. 4 最小乗法を利用してプランク定数 h[ev s][j s], 仕事関数 W[eV][J] の値が算出されていること. 注意例えば, 次のように考えて算出されていること. ev m hν W V m h W ν + e e h W 9 但し Vm, ν,,, W hν, e.6 C e e 注意計算過程が記載されていること. 5 光の振動数 - 光電子の最高運動エネルギーのグラフが作成されていること. 注意理論式による計算結果の例が記載され, 一覧表になっていること. 注意特性のタイトル,X 軸物理量単位振動数 [Hz],Y 軸物理量単位 evm[ev], 各フィルター名, 関係式理論式が記載されていること. 注意最小乗法の結果は実線, 測定結果はマーク例 :,, 等で表示されていること. 6 入射光の強度と光電子の最高エネルギーの関係について述べていること. 7 限界振動数 ν 限界波長 λ について述べていること. 8 測定結果の妥当性や数値計算との整合性などについて検討および考察がされていること注意 Plck 定数, h 6.66 J s 4.35 ev s について考察されていること. 6. 参考資料計画書に実験目的, 理論, 実験装置, 実験手順, 測定量および精度, 測定量の解析が記載されていること. 最終レポートに計画書, 実験結果, 考察, 検討, 課題解答, 感想が記載されていること. 注意結論として考察結果をまとめてあること. 3 最小乗法によるプランク定数 h, 仕事関数 W の計算結果の例を示す. Hg- スペクトルランププランク定数 h 仕事関数 W 限界波長 λ 限界振動数 ν J s ev s.76-9 J.7eV 77.9 m 4. 4 Hz Hg- スペクトルランプ + 紫外線スペクトルランププランク定数 h 仕事関数 W 限界波長 λ 限界振動数 ν J s ev s.75-9 J.76eV m Hz 3 Hg- スペクトルランプ +Cd- スペクトルランププランク定数 h 仕事関数 W 限界波長 λ 限界振動数 ν J s ev s.73-9 J.75eV 77.9 m Hz 参考プランク定数測定実験器 TY-7 取扱説明書 p-8 では, 仕事関数 W は,.7 ev, 限界振動数 ν は,4. 4 Hz である. 参考金属 Cs の仕事関数 W は,.9 ev, 限界振動数 ν は,4.6 4 Hz である. 3

4 4 7. 付録片対数グラフ方程式 ep e log log log + を求める. 目盛の対応 log ] [J ev m ] [ev ev m 変換 ] [ ev ] [ J 3 最小乗法 + + +, 4 最小乗法の誤差, 但し,, ± ± 補足説明 Plck 定数実験グループに最小乗法資料及び Plck 定数資料を配布する.

5 データプロットサンプル Cd スペクトルランプ陽極逆電圧 UV-39. 電流 μa 5

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Microsoft Word - IPhO2007実験問題Green問題.doc 実験問題半導体薄膜のエネルギーバンドギャップの決定 I. はじめに半導体は導体と絶縁体の中間の電気的性質をもつものとして特徴づけられる半導体の電気的性質を理解するために, よく知られている光電効果から始めよう光電効果は量子的電子現象である光電子 ( 光を吸収して飛び出した電子 ) は照射光 ( 光子 ) から十分なエネルギーを吸収することにより, 物質から放出される金属から光照射によって電子