41940

Изучение внешнего и внутреннего законов фотоэффекта

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Изучить законы фотоэффекта вычислить постоянную Планка вычислить работу выхода. Так как фотон движется со скоростью света то он обладает импульсом с абсолютной величиной p = mc = hv c Работа выхода. энергия ε которую нужно сообщить электрону для того чтобы он вырвался с максимальной скоростью Vm из пластины характеризуемой работой выхода А определяется соотношением: ε =1 2 mVm 2 А = eUeU0 где U0 =А e – потенциал...

Русский

2015-01-26

83.44 KB

6 чел.

Левашев И. РТ-21

Лабораторная работа №7

Изучение законов фотоэффекта.

Цель работы: Изучить законы фотоэффекта, вычислить постоянную Планка, вычислить работу выхода.

Оборудование:  Источник света, фотоэлемент, вольтметр, амперметр, наборы граничных и селективных светофильтров, линейка.

Основные теоретические сведения и расчетные формулы.

Различают 2 фотоэффекта:  внешний и внутренний.

Внешний фотоэффект- эффект взаимодействия фотона с электроном, при котором  энергия фотона полностью поглащаеться электроном, который потом покидает вещество. Обычно это металл.

Внутренний фотоэффект- при нем энергия фотона не достаточна для отрыва электрона из вещества, но достаточна чтобы электрон стал квазиспособным и участвовал в переносе заряда по веществу, тем самым увеличивая его электропроводность.

Ток насыщения:

                                                     

Красная граница фотоэффекта - если освещать металл светом частоты v0 (или меньшей), то UЗ = 0, т. е. электроны не выйдут из металла даже при наличии некоторого ускоряющего поля. Поэтому найденную таким образом частоту v0 (или соответствующую длину волны λ0=c/v0) называют граничной частотой  или красной границей внешнего фотоэффекта.

Красные границы металлов

Металл

К

Na

Li

Hg

Fe

Ag

Au

Та

λ0, нм

550,0

540,0

500,0

273,5

262,0

261,0

265,0

305,0

Уравнение Эйнштейна: 

ε = 1/2 mVm 2  + А = eU + А = hv  , где h= 6,67×10-34 Дж×с –  постоянная теории квантов, введенная Планком и носящая его имя.

 Так как фотон движется со скоростью света, то он обладает импульсом с абсолютной величиной

                              p = mc = hv/c               

Работа выхода.   энергия  ε, которую нужно сообщить электрону для того, чтобы он вырвался с максимальной скоростью Vm из пластины, характеризуемой работой выхода А определяется соотношением:

ε =1/2 mVm 2 + А = eU+eU0,    

где U0 =А/e – потенциал выхода.

 Схема лабораторной установки:

Ход работы:

1)Изучение законов фотоэффекта. Для зеленого светофильтра:        =555 нм

U,B

0

0,25

1

2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

I, мкА

15

27,4

68,5

114,1

144,7

165,4

180,7

184,4

189

194,4

194,7

200

200

200

200

Для другой освещенности:

U,B

0

0,25

0,5

1

2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

I, мкА

10,5

18,5

29,6

49,5

81,7

104,2

112,5

118,3

123,8

138,7

149,2

152,4

158,1

160,1

162

162,6

U,B

0

0,25

0,5

1

2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

I, мкА

0,77

18,4

31,2

57,2

95,2

114

124,7

1245

129,4

134,7

140,2

140,3

141,5

143,4

145,3

142,3

Для другого светофильтра:       =595 нм

U,B

0

0,25

0,5

1

2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

I, мкА

9,2

23

40

74,3

127,3

156,6

169,2

175,2

183,1

184,3

189

192,6

200

200

200

200

2)Определение зависимости фототока насыщения от величины светового потока:

1/r²

100

82,64

69,44

59,17

51,02

44,44

39,06

34,6

30,86

27,7

25

22,68

20,66

I нас, мкА

200

192,6

180

166

155,6

143,2

136,5

130,5

123,6

120

115

114

109,5

3)Определение постоянной Планка и работы выхода фотокатода с использованием селективных светофильтров:

                                                            =555 нм

U,B

0

-0,05

-0,1

-0,15

-0,2

-0,25

-0,3

-0,35

-0,4

-0,45

-0,5

-0,55

-0,6

-0,65

I, мкА

75,3

66,6

57,1

48,4

40,5

33

25,8

18,4

12

7,3

3,6

0,3

0

-0,55

             м

480

490

525

555

570

580

595

         ,Гц

6,25

6,122

5,714

5,405

5,263

5,172

5,042

Uз, В

-0,9

-0,83

-0,67

-0,55

-0,48

-0,47

-0,45

Расчет постоянной Планка и работы выхода.

 ;                                  

        ;;

;        ;

;    ;

;       ;

; ;  

Доверительные границы          ;

;                  .

Расчет работы выхода:

   ;  

;                                                                                             

;                                    

;

;        

;         ;

4) Определение работы выхода фотокатода с использованием  граничных светофильтров

U=12B.

I, мкА

175

172

180

140

80

146

98

118

151

          м

400

455

400

510

555

485

315

480

340

Работа выхода  

5) Изучение вентильного фотоэлемента

Спектральная характеристика

           м

400

455

400

510

555

485

315

480

340

I, мкА

48

47

48

44

38

45

34

39

44

I, мкА

49

47

44

42

40

38

36

34

32

1/r²

82,6

69,44

59,17

51,02

44,44

39,06

34,6

30,86

27,7

ВЫВОД: В результате расчета постоянной Планка входит в доверительные границы   с вероятностью 0,95.

Расчетная работа выхода-    

с вероятностью 0,95

 Экспериментальная-   

Сравнивая данные видим, что расчетная и экспериментальная (из графика) работы выхода совпадают.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

48003. Основи екологічного та земельного права України 169.5 KB
  Екологічна права та обов’язки громадян. Загальна характеристика земельного права: поняття відносини та предмет правового регулювання. Гарантії права на землю.
48004. Основи права 372.5 KB
  Конституційне право України. Конституція України. Конституційне право України являє собою систему правових норм що регулюють відносини народовладдя. Через них забезпечується організаційна й функціональна єдність суспільства України як цілісної соціальної системи.
48005. Соціологія як наука про суспільство, соціальні закони та їх типологізація 451.5 KB
  Приступаючи до вивчення цього питання слід перш за все з’ясувати що являє собою соціологія як наука Поява соціології як самостійної науки була зумовлена розвитком суспільства й суспільствознавства наприкінці ХVIII на початку ХIХ ст. У цей час світ зазнав глибоких соціальних змін пов’язаних з переходом від традиційного до сучасного індустріального суспільства. статистика Розвиток і функціонування суспільства Предмет соціології Соціальна поведінка Соціальна структура Структурні особливості соціології як науки в єдності її предмета і...
48006. ТЕОРІЯ ЛІТЕРАТУРИ ЯК НАУКА 388 KB
  Теорія літератури як наука. Теорія літератури серед інших літературознавчих дисциплін. Предмет теорії літератури як науки.
48007. СТАНОВЛЕННЯ ФІЛОСОФІЇ ЯК СИСТЕМИ ЗНАНЬ І СВІТОГЛЯДУ 1.26 MB
  Філософія і світогляд. Філософія як ядро філософського типу світогляду. Філософія історії. Філософія.
48008. Живопис. Курс лекцій 929 KB
  Вивчаючи натуру закони живопису студент розвиває почуття ритму як лінійного так і ритму основних мас тону і кольору вирішує складні пластичні просторові кольоросвітлові завдання. На основі засвоєння знань законів живопису оволодіння культурою використання кольору і форми студент набуває навичок що дають можливість кваліфіковано вирішувати творчі завдання. Використання контрасту та нюансу кольору у натюрморті 2729 Тема 5. Національні особливості використання кольору в живописних роботах 2935 Тема 6.
48009. Житлове право 251.5 KB
  Так громадянин має право на приватизацію державного житлового фонду але він може отримати його у приватну власність якщо він є наймачем державного комунального житла; наявне законодавство що регулює механізм приватизації житлового фонду; належна йому квартира будинок знаходиться у державному житловому фонді; волевиявлення проявляється у формі заяви та надання інших необхідних документів про склад сім'ї пільги паспорт тощо. Громадяни самостійно здійснюють право на одержання жилого приміщення в будинках державного і комунального...
48010. ОБЛІК ЗОВНІШНЬОЕКОНОМІЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 2.51 MB
  Орієнтація нашої держави на ринкову економіку необхідність підготовки ґрунту для вступу України до Світової організації торгівлі постійне залучення іноземних інвесторів та розвиток комерційних відносин між вітчизняними й іноземними підприємствами доводить що облік зовнішньоекономічної діяльності підприємств є досить актуальною темою для дослідження. Зовнішньоекономічна діяльність – це діяльність суб‘єктів господарської діяльності України та іноземних суб‘єктів господарської діяльності яка побудована на взаємовідносинах між ними є...
48011. АНАЛІЗ ГОСПОДАРСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ПІДПРИЄМСТВА 1.79 MB
  Система показників комплексного АГД Показники вихідних умов діяльності підприємства наявність необхідних матеріальних і фінансових ресурсів для нормального функціонування підприємства і виконання виробничої програми організаційнотехнічний рівень підприємства рівень маркетингової діяльності Показники використання засобів виробництва фондорентабельність фондовіддача фондомісткість середньорічна вартість основних засобів амортизація Показники використання предметів праці матеріаломісткість матеріаловіддача вартість предметів труда за аналізує...