Постоянная Планка Выполнила ученица 10 класса Назарова Ольга

Постоянная Планка Выполнила: ученица 10 класса Назарова Ольга

МАКС ПЛАНК • Основоположник квантовой теории • Ввел фундаментальную постоянную • 1918 г. Нобелевская премия по физике за вывод закона излучения h = 6, 62 10 -34 Дж с

ПОСТОЯННАЯ ПЛАНКА h Одна из универсальных числовых констант природы, входящая во многие формулы и физические законы, описывающие поведение материи и энергии в масштабах микромира. Существование этой константы было установлено в 1900 профессором физики Берлинского университета М. Планком в работе, заложившей основы квантовой теории. Им же была дана предварительная оценка ее величины. Принятое в настоящее время значение постоянной Планка равно (6, 6260755 ± 0, 00023)× 10– 34 Дж×с

Актуальность работы Фундаментальные физические постоянные – одни из важнейших элементов современной физической картины мира. Эволюция этого понятия тесно связана с эволюцией физики и отражает общие закономерности развития физического знания. В результате научной революции конца XIX – начала XX вв. физическая теория вышла на качественно новый уровень своего развития, изменилось понятие физической реальности, а такие физические постоянные, как скорость света и постоянная Планка, приобрели фундаментальный статус. Поэтому актуальной является историческая реконструкция возникновения и развития концепции фундаментальных постоянных. Определить постоянную Планка в кабинете физики экспериментальным путем.

Цель и задачи работы Цель работы: Определить постоянную Планка экспериментально, используя оборудование школьного кабинета физики. Объяснить значимость постоянной Планка в современной физике. Задачи работы: Определить постоянную Планка с помощью полупроводникового лазера. Погрешность измерений.

История открытия • • Модель абсолютно черного тела – небольшое отверстие в замкнутой полости Абсолютно черное тело – мысленная модель тела полностью поглощающего электромагнитные волны любой длины (и, соответственно, излучающего все длины электромагнитных волн). Свойство: при заданной температуре собственное тепловое излучение абсолютно черного тела, находящегося в состоянии теплового равновесия с излучением, должно иметь тот же спектральный состав, что и окружающее это тело равновесное излучение. Австрийские физики И. Стефан и Л. Больцман экспериментально установили: полная энергия, излучаемая за 1 с абсолютно черным телом с единицы поверхности, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры. W=E=σT При заданном значении температуры Т интенсивность излучения черного тела максимальна и соответствует определенному значению длины волны . Закон В. Вина: при изменении температуры длина волны, на которую приходится максимальная энергия, убывает обратно пропорционально температуре, Используя законы термодинамики, В. Вин получил закон распределения энергии в спектре черного тела, который совпадал с экспериментальными результатами лишь в области больших частот Английский физик Дж. Рэлей сделал попытку более строгого теоретического вывода закона распределения энергии, но закон приводил к хорошему совпадению с опытами в области малых частот Проблема сводится к изучению спектрального состава излучения абсолютно черного тела. Решить эту проблему классическая физика оказалась не в состоянии.

ГИПОТЕЗА ПЛАНКА • Атомы испускают электромагнитную энергию от дельными порциями — квантами. • Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения Е- энергия кванта [Дж] - частота излучения [Гц] h – постоянная Планка E = h Таким образом, М. Планк указал путь выхода из трудностей, с которыми столкнулась теория теплового излучения, после чего начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой

Физический смысл Постоя нная Пла нка - (квант действия) — основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой так же, как и вообще величину кванта энергии любой линейной колебательной физической системы с её частотой. Связывает энергию и импульс с частотой и пространственной частотой, действия с фазой. Является квантом момента импульса. В квантовой механике импульс имеет физический смысл волнового вектора, энергия — частоты, а действие — фазы волны, однако традиционно (исторически) механические величины измеряются в других единицах (кг·м/с, Дж·с), чем соответствующие волновые (м− 1, с− 1, безразмерные единицы фазы). Постоянная Планка играет роль переводного коэффициента (всегда одного и того же), связывающего эти две системы единиц — квантовую и традиционную:

Методы измерения постоянной Планка • Тепловое излучение; • Фотоэффект; • Анализ спектра тормозного рентгеновского излучения

Определение постоянной Планка на основе измерения напряжения включения полупроводникового лазера и длины волны излучаемого им света Цель эксперимента: определение постоянной Планка на основе измерения напряжения включения полупроводникового лазера и длины волны излучаемого им света. Оборудование: 1. Платформа с лазером и схемой питания 2. Линейка с магнитами 3. Дифракционная решетка 4. Метр демонстрационный 5. Цифровой вольтметр демонстрационный

Эксперимент в кабинете физики

Проблемный вопрос – погрешность измерений Имеются как практические, так и теоретические трудности при определении h. Так, наиболее точные методы теплового излучения и Анализ спектра тормозного рентгеновского излучения не полностью согласуются друг с другом по своим результатам. Теоретические трудности вытекают из того, что все методы, кроме анализф спектра тормозного рентгеновского излучения, основаны на теоретической базе эффекта Джозефсона и квантового эффекта Холла. При некоторой возможной неточности этих теорий возникнет и неточность в определении постоянной Планка. При этом полученное значение постоянной Планка уже не может использоваться как тест для проверки этих теорий во избежание замкнутого логического круга. Положительным моментом является то, что имеются независимые статистические способы проверки этих теорий. На точность определения постоянной Планка в нашей работе будут влиять такие физические величины, как - угол и U напряжения включения лазера.

Литература

Спасибо за внимание!