3533

Исследования внешнего фотоэффекта на вакуумном фотоэлементе

Лабораторная работа

Физика

Исследования внешнего фотоэффекта на вакуумном фотоэлементе. 1.Цель работы. Экспериментальная проверка основных законов внешнего фотоэффекта, определения постоянной Планка. 1. Указания по организации самостоятельной работы. Внешний фотоэффект принадлежит ...

Русский

2012-11-03

49 KB

22 чел.

Исследования внешнего фотоэффекта на вакуумном фотоэлементе.

1.Цель работы.

Экспериментальная проверка основных законов внешнего фотоэффекта, опред. постоянной Планка.

1.Указания по организации самостоятельной работы.

Внешний фотоэффект принадлежит к числу явлений, в которых обнаруживаются корпускулярные свойства света, как поток квантов (фотонов) с энергией.

Е=h=h,

где h=6.6*10-34 Дж.с – постоянная Планка;

  - частота света;

  - длина его волны;

с – 3*108 м/c – скорость света.

В работе исследуются следующие закономерности:

1. Зависимость между фототоком насыщения Iн и величиной светового потока Ф.

Зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов Ек от частоты излучения D.

3. Определения красной границы фотоэффекта 0 и работы выход А.

 

Для определения зависимости In(Ф) необходимо освещать фотокатод монохроматический световым потоком е длинной волны <0 и измерять фототок насыщения In при розн. Ф.

График зависимости Ек=0 в точке 0 которая позволяет определить «красную» границу фотоэффекта.

0=  (2)

и работу выхода А=h0

Наклон экспериментальной прямой Ек() позволяет определить постоянную Планка, т.к.

(3)

3. Описания лабораторной установки.

Оборудования: вакуумный фотоэлемент, регулируемый источник напряжения, вольтметр, амперметр, монохроматор или набор фильтров, лампа накаливания с источником питания. Схема установки приведена на рис.1.

А М

Е

VL SA

мА

 PA

 K

 PV

+

 V RP +

 G

Рис 1

Световой поток от нагретого тела Е имеющего сплошной спектр, через фильтры или монохроматор попадает на фотокатод к вакуумного элемента VL. Частота или длина волны света, наддающего на фотокатод, измеряется сменой фильтров или вращения барабана монохроматора М.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Проверка закона Эйнштейна.

  1.  Подключим анод фотоэлемента к отрицательному, а катод к полож. электроду блока питания G.

Тумблером SA включим установку, а микрометрическим винтом полностью открыли входную цель монохроматора.

  1.  Используя градировочную кривую монохроматора, установим минимальную длину волны света. Записали частоту.
  2.  Потенциометром RP добились уменьшения фототока до минимального возможной величины. Измеряем Uз при которой I<0
  3.  Измеряем Uз при I=0 для других частот D.

Полученные данные занесем в таблицу.

Uз

0,8

1

1,1

1,25

1,3

1,75

(1013Гц)

44,8

47,6

50,8

54

62,5

69,8

По полученным данным построим график.

4. Определим «красный» границы фотоэффекта и работы выхода фотокатода.

  1.  На графике е Uз=Ек(D) через экспериментально найдены точки провели прямую до пересечения с осью е Uз=0
  2.  Определили частоту 0 в точке пересечения прямой с осью еUз=0. 0=20*1013 Гц.

Тогда красная граница фотоэффекта равна.

М

2

1

0 44 48 50 54 62 70

Рис

Работа выхода фотокатода А=h0:

А=6,6*10-34*2,1014=1,2*10-19 Дж.

  1.  Определения постоянной Планка.

На графике измеряем значения Uз для  и с помощью формулы (3) вычислим постоянную Планка.

 (3)

 Дж

ВЫВОД: на этой лабораторной работе экспериментально доказали основные законы внешнего фотоэффекта: проверили закон Столетова, Эйнштейна. Доказали что при увеличении частоты излучения кинетической энергии электронов увеличивается.

Определим «красную» границу фотоэффекта – пишем частоты при которой электроны начинают вылетать из катода.

Такие экспериментально определили постоянную Планка.