Microsoft Word photoelectric effect

---

Last updated in Dec 2017 ©NISER
Page 1 
Determination of Planck’s constant and work function of 
metals using photoelectric effect 
 
Objective 
I.
To determine Planck’s constant ‘h’ from the stopping voltages measured at different 
frequencies (wavelengths) of light. 
II.
To determine the work function “
φ
” of a metal. 
Introduction 
One of the most important experiments from the early 20
th
century was the photoelectric 
effect experiment. In this experiment, shining light upon a metal surface may cause electrons 
to be emitted from the metal. In 1905, Albert Einstein working in a Swiss patent office 
published a paper in which he explained the photoelectric effect. He argued that light was not 
a wave – it is particulate – and it travels in little energy bundles (or packets) called photons. 
The energy of one of these photons is hν, where h is the fundamental constant of nature as 
proposed by Max Planck to explain blackbody radiation, and ν is the frequency of the photon. 
This novel interpretation of light turned out to be very significant and secured a Nobel Prize 
for Albert Einstein. Robert Millikan, co-founder of the California Institute of Technology and 
fellow Nobel Prize Winner, performed the careful experimental verification of Einstein’s 
predictions.
Theory: 
An electron in a metal can be modelled as a particle in an average potential well due to the 
net attraction and repulsion of protons and electrons. The minimum depth that an electron is 
located in the potential well is called the work function of the metal, 
Φ (see Fig. 1). In other 
words, it is a measure of the amount of work that must be done on the electrons (located in 
the well) to make it free from the metal. Since different metal atoms have different number of 
protons, it is reasonable to assume that the work function (
Φ) depends on the metal. This is 
also supported by the fact that different metals have different values for electrical properties 
that should depend on the electron binding including conductivity. The electron in the 
potential well of a metal is shown below in Fig. 1. It is analogous to a marble trapped in a 
water-well. The shallower the well (i.e. the lower the work function “
Φ”), less is the energy 

---

Last updated in Dec 2017 ©NISER
Page 2 
required to cause the emission of the electron. If we shine a light with sufficient energy then 
an electron is emitted.