Mode d`emploi 558 77 Cellule photo-électrique (558
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1. Proc der au montage lectrique conform ment la figure Appliquer une contre tension Uo de 1 2 V entre l anode et la cathode Mettre en marche l amplificateur de mesure pour la mesure du courant photo lectrique Enclencher la tension de chauffage pour l anode circulaire 2 V env 1 0 1 2 A tout en observant la valeur indiqu e pour le courant photo lectrique D s que le courant photo lectrique change de signe au bout d env 1 2 s Le changement de signe est le meilleur crit re qui soit pour indiquer que le chauffage pour la suppresssion des d p ts est suffisant Imm diatement couper la tension de chauffage Ne poursuivre en aucun cas le chauffage pour la suppression des d p ts et ne pas continuer de travailler avec des courants de chauffage plus faibles 6 D pistage des erreurs Probl me Les valeurs mesur es pour la contre tension Uo va rient fortement et ne sont pas reproductibles Cause Mesures Les courants photo lectri ques sont tr s faibles les per turbations se manifestent donc tr s nettement La mise la terre n est pas effectu e correctement Mettre le montage la terre avec un branchement en toile ne pas g n rer de circuits terrestres susceptibles d agir comme des antennes Mettre la terre le bo tier de la cellule photo lectrique Mettre la terre le blindage du c ble coaxial pour2. la mesure du courant Eventuellement mettre le banc d optique la terre Eventuellement utiliser une poign e de mise la terre Probl me Les valeurs mesur es pour la contre tension Uo sont stables mais les diff rences de potentiel obtenues sont quand m me trop faibles Cause Mesures L isolation de la cellule photo lectrique est perturb e Veiller ce que la cellule photo lectrique tout particuli rement l ampoule en verre soit propre Eventuellement nettoyer la cellule photo lectrique avec de l alcool Des contacts corrod s occa sionnent des r sistances de passage Veiller que les contacts soient propres si besoin est les nettoyer prudemment par ex avec de l alcool ou en cas de salissures tenaces avec une gomme et ensuite avec de l alcool La surface de la cathode est in homog ne pour ce qui est de sa couche de potassium et donc de son travail d extraction Apr s un changement de longueur d onde ce n est plus la m me surface qui est clair e Utiliser un diaphragme l entr e dans la cellule photo lectrique d j dans 558 79 et 558 791 L anode circulaire est clair e directement Les lectrons sont lib r s de l anode circulaire et contribuent un contre courant Utiliser un diaphragme l entr e dans la cellule photo lectrique d j dans 558 79 et 558 791 De trop grandes intensit s
3. Commercialisation des produits Formation professionelle Enseignement scientifique 04 99 Pr 1 Description La cellule photo lectrique sert la d monstration de l effet photo lectrique Des lectrons sont lib r s de la photocathode sous l action de la lumi re avec un c blage appropri ces lectrons peuvent tre mis en vidence sur l anode circulaire sous forme de courant photo lectrique Il est tout aussi possi ble de montrer que l nergie de la lumi re est proportionnelle la fr quence du rayonnement que de montrer que l nergie est ind pendante de l intensit du rayonnement Si on claire la photocathode avec de la lumi re monochromatique il est pos sible de d terminer la constante de Planck h L interpr tation d Einstein de cette exp rience officialisa d fini tivement la quantification de la lumi re en plus de la tentative de calcul de Planck pour le rayonnement du corps noir Remarques de s curit La cellule photo lectrique est form e par une ampoule en verre mise sous vide elle est tr s fragile e Ne soumettre la cellule photo lectrique aucune sollicita tion m canique La cellule photo lectrique risque d tre irr m diablement d truite en cas d chauffement important de la photocathode e Pr server la cellule photo lectrique d un ventuel chauf fement e Tenir la cellule photo lectrique l abri d une exposition des rayons l
4. de lumi re provoquent des reflets sur l anode circulaire Ne pas choisir une trop grande intensit de lumi re pour l att nuation ventuellement utiliser un diaphragne iris comme filtre spatial ou des polariseurs crois s Du ptoassium s est d pos sur l anode circulaire Le tra vail d extraction des lectrons est par cons quent extr me ment faible et les contre cou rants sont tr s forts Seulement si aucune des mesures susmentionn es n a de succ s Proc der au chauffage de l andode circulaire pour la suppression des d p ts afin que le potassium s vapore LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 e mail info leybold didactic de Printed in the Federal Republic of Germany by Leybold Didactic GmbH Technical alterations reserved
5. i la photocathode de la cellule photo lectrique est clair e avec suffisamment de lumi re ondes courtes des lectrons peuvent alors tre lib r s de celle ci L nergie des photons est utilis e pour surmonter le travail d extraction W L nergie ex c dente devient l nergie cin tique des lectrons On a donc hv Tv2iw 2 Il faut ici consid rer le fait que le travail d extraction W est une constante du mat riau dans laquelle interviennent les divers potentiels d extraction de la cathode et de l anode Notamment le potentiel d extraction de la cathode est ici une grandeur diffi cilement valuable tant donn que cause du processus de fabrication la surface de la cathode n est pas homog ne Elle se compose d un m lange de potassium d oxyde de potassium et d argent oxyd Il faut donc veiller ce que lors de l clairage de la cathode avec de la lumi re de longueur d onde diff rente ce soit toujours la m me zone d clair e Si on applique une contre tension U entre la cathode et l anode un courant circule alors tant que 2 Le lt e U 2 D s que la contre tension est si lev e qu aucun lectron ne peut aller son encontre plus aucun courant ne circule Pour la valeur limite im Uo y e 2 on a Up h v w Si on rapporte cette valeur en fonction de la fr quence v on obtient alors la constante de Planck h partir de la pente de la droite pour une charge l menta
6. ire e connue Utiliser des sources de lumi re monochromatique appro pri es Proc der au c blage lectrique appropri de la cellule pho to lectrique voir aussi modes d emploi de la douille pour cellule photo lectrique 558 791 et du dispositif compact pour la d termination de h 558 79 Veiller ce que ni l anode circulaire ni le fil de raccordement de la photocathode ne soit touch par le faisceau lumineux Au changement de longueur d onde s assurer que ce soit toujours le m me endroit de la photocathode qui soit clair N B Le recouvrement de la photocathode peut tre locale ment inhomog ne et le travail de lib ration pour les photo lec trons peut en cons quence varier localement Cela risque ventuellement de fausser les r sultats des mesures si le spot lumineux sur la photocathode est modifi en cas de change ment de la longueur d onde Cet tat de fait est pris en compte de mani re constructive par des diaphragmes appropri s avec la douille pour cellule photo lectrique 558 791 et le dispositif compact pour la d termination de h 558 79 Exemple de mesure u V 11 04 Le 0 2 0 4 0 6 0 8 N THz v Uo Couleur Tm THz V jaune 578 0 519 0 59 vert 546 0 549 0 70 bleu 436 0 688 1 23 violet 405 0 741 1 40 Pente de la droite 22 28410 a Av Hz Avec e 1 602 10 C on obtient h 6 1 10 4 Js Valeur li
7. tt raire h 6 626 10 Js N B Les valeurs mesur es indiqu es dans le tableau pour les tensions Uo peuvent nettement varier d une cellule photo lectrique l autre voire m me suivant la zone clair e de la photocathode En revanche les diff rences de potentiel sont reproductibles dans le cadre de la pr cision de mesure tol r e Mode d emploi 558 77 Page 3 3 5 Chauffage de l anode circulaire pour la suppression des d p ts Dans les cellules photo lectriques tr s anciennes en cas d entreposage de la cellule photo lectrique des temp ratu res ambiantes lev es ou en cas d clairage des cellules pho to lectriques avec de tr s fortes intensit s il peut arriver que du potassium se d pose sur l anode circulaire et qu il faille donc chauffer l anode pour l en d gager Attention Le chauffage pour la suppression des d p ts ne de vrait avoir lieu que si les r sultats des mesures ne sont am lio r s par aucune autre mesure tant donn que les atomes de potassium qui s vaporent de l anode circulaire peuvent se pr cipiter dans toute la cellule photo lectrique Notamment en cas d erreur de manipulation la couche de potassium de la photocathode risque d tre trop chauff e ceci lib rant d autres atomes de potassium qui se pr cipitent ventuellement dans la cellule photo lectrique le r sultat pouvant tre la destruction irr m diable de cette derni re
8. umineux intenses e Ranger la cellule photo lectrique par ex dans la douille pour cellule photo lectrique 558 791 ou dans le disposi tit compact pour la d termination de h constante de Planck 558 79 et la tenir l abri de la lumi re solaire e Avant de chauffer l anode circulaire pour supprimer les d p ts imp rativement lire le mode d emploi L LEYBOLD LEYBOLD DIDACTIC GmbH Mode d emploi 558 77 Cellule photo lectrique 558 77 1 Culot E14 pour l tablissement du contact de l anode circu laire 2 Ampoule en verre mise sous vide 3 Capuchon en laiton pour l tablissement du contact de la photocathode 4 Photocathode 5 Anode circulaire 2 Caract ristiques techniques Photocathode Mat riau potassium sur couche d argent oxyd e Dimensions 40 mm Etablissement du contact capuchon cylindrique en laiton 10 mm Anode circulaire Mat riau Dimensions Etablissement du contact Alliage de platine et de rhodium 30 mm bipolaire sur socle E14 pour le chauffage de l anode circu laire dans le but de supprimer les d p ts R sistance 1 2Q Caract ristiques g n rales Courant photo lectrique typique 0 1 1 LA en cas d exposition la lumi re non filtr e de la lampe au Hg Dimensions 11 cm x 4 cm x 2 5 cm Poids 20g Page 2 3 Mode d emploi 558 77 3 Utilisation 4 Principe de la d termination de h Notions de base S
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