A tutorial for laboratory determination of Planck's constant from the Planck radiation law

• Autores: Adam Usman, John Dogari, M. Ridwan Enuwa, Isa Sambo
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 3, Nº. 2, 2009
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    A continuación se presenta un grupo de discuciones detalladas sobre la determinación de la constante de Planck que aparece en la ley de radiación del mismo nombre. En un laboratorio se dispone de una instalación de bajo costo que consta de una lámpara y un fotodiodo, de tal forma que un filtro de luz de longitud de onda conocida es interpuesto entre las dos piezas del aparato. El filamento de la lámpara se coomporta como un cuerpo negro cuya radiación está gobernada por la ley de radiación de Planck. Para fines didácticos, se explica que se obtienen datos aproximados como una medida de precaución en el laboratorio. Sin embargo, si la ecuación gobernante está sujeta a aproximaciones espurias, los errores se propagarán inevitablemente en los cálculos. Esta fué una situación anterior.

    Ahora, cuando se pone en marcha esta nueva configuración, un fenómeno de filtración entre la resistencia y la temperatura es observado. Los datos recolectados han sido sujetos a análisis interesantes, los cuales pueden ser utilizados para introducir a los alumnos en el estudio de los experimentos numéricos. Usualmente, serán requeridos un par de valores de intensidad calculados a partir del fenómeno observado. La razón de las intensidades es entonces usada en las ecuaciones de radiación de Planck llevándonos a una ecuación trascendental exponencial. Las soluciones de esta ecuación nos proveen de un valor preciso para la constante de Planck.

  • English

    Detailed discussions are presented on the determination of Planck's constant from the Planck radiation law. The laboratory setup consists of a low cost lamp and a photodiode such that a light filter of known wavelength is interposed between the two pieces of apparatus. The lamp filament is the approximate blackbody of which radiation is governed by the Planck's law of radiation. For the purposes of didactics, it is explained that laboratory precautions will enable accurate data. However, if the governing equation is subjected to spurious approximations, errors will be inevitable in the computation. This was the situation before. Now, when the setup is in operation, a phenomenon of resistance-temperature filter effect is observed. Data collected have been subjected to interesting analyses, which can be used to introduce students into numerical experiments. Usually, a pair of intensity values calculated from the observed phenomenon, would be required. Ratio of the intensities is then used in the exact Planck's radiation equations leading to a transcendental exponential equation. Solutions of this equation subsume the precise value of the Plank's constant.