تئوری آزمایش
از
مکانیک کوانتومی می‌‌دانیم که
فیزیک کلاسیک در توجیه
تابش جسم سیاه با مشکل مواجه شد، یعنی آنچه را که فیزیک کلاسیک پیشگویی می‌‌کرد نمی‌‌توانست کلا با نتایج تجربی سازگار باشد. تا اینکه نظر
پلانک توانست با در نظر گرفتن
تابش الکترومغناطیسی به صورت
فوتونهایی با انرژی hv نتایج تجربی بدست آمده را به درستی تعبیر کند. در این رابطه h
ثابت پلانک است. برای تعیین این مقدار ثابت می‌‌توان از طرق مختلف استفاده کرد. یکی از این روشها استفاده از
اثر فتوالکتریک است.
از نظریه کوانتومی می‌‌دانیم که در اثر فتوالکتریک فوتونی با انرژی hv بر سطح یک فلز تابیده و با تامین
انرژی بستگی الکترون (w) وابسته به فلز ، آن را آزاد می‌‌کند. مازاد انرژی فوتون (hv - W) به صورت
انرژی جنبشی فوتون خواهد بود. اگر بوسیله یک
میدان الکتریکی این الکترونهای آزاد شده را متوقف کنیم، می‌‌توان انرژی جنبشی ماکزیمم
الکترون را معادل
انرژی پتانسیل حاصل از
میدان الکتریکی دانست.
وسایل لازم
شرح آزمایش
ابتدا به وسیله منبع ولتاژ لامپ جیوه‌ای روشن می‌‌شود. در مسیر نور خروجی از لامپ یک فیلتر یا صافی قرار می‌‌دهیم تا اینکه یک نور تکرنگ حاصل شود. (کار صافی یا فیلتر این است که کلیه فرکانسهای نور را جذب کرده و فقط به یک فرکانس خاصی اجازه عبور می‌‌دهد). به این ترتیب ، یک نور تکرنگ ایجاد می‌‌شود. حال دریچه اتاقک سلول فتوالکتریک را باز می‌‌کنیم و اجازه می‌‌دهیم که نور تکفام به سلول بتابد.حال منبع ولتاژ سلول فتوالکتریک را به گونه‌ای تنظیم می‌‌کنیم که هیچ الکترونی خارج نشود. به بیان دیگر ، اگر 
ولتاژ اعمال شده و hv انرژی فوتونهای رسیده به سطح سلول و w انرژی بستگی الکترونهای سطح سلول باشد، رابطه 
برقرار است. که در این رابطه 
همان انرژی جنبشی الکترونهای کنده شده از سطح سلول فتوالکتریک است. حال می‌‌توانیم این آزمایش را برای فرکانسهای مختلف (مقادیر V_0 و v) تکرار کرده و نتایج حاصل را در یک جدول بنویسیم. حال این اعداد موجود در جدول را در یک نمودار قرار می‌‌دهیم. نموداری که تغییرات را برحسب فرکانس نور نشان می‌‌دهد.حال اگر شیب این نمودار را تعیین کنیم، مقدار حاصل ثابت پلانک خواهد بود. یعنی چون 
است و چون در مقایسه با hv و مقدار w بسیار کم است، لذا با تقریب می‌‌توان نوشت: 
بنابراین شیب منحنی از رابطه (شیب) h = e و یا 
حاصل خواهد شد.
نتیجه
آنچه از این آزمایش حاصل می‌‌شود، دقیقا مقدار ثابت پلانک یعنی
نخواهد بود، چون در انجام آزمایش خطاهای مختلفی وجود دارد. به عنوان نمونه ، در تعیین شیب منحنی و یا خواندن ولتاژ و … خطاهای مختلف اندازه گیری وجود دارد که در کارهای تجربی طبیعی است.
مباحث مرتبط با عنوان
