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

7 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

25872. Анализ динамики объема и структуры расходов банка 23 KB
  Основными направлениями анализа расходов являются: оценка уровня всех и отдельных видов расходов и их динамики; структурный анализ расходов; оценка общего уровня расходов. Для оценки закономерности изменения отдельных видов расходов используется относительный показатель: все или отдельные виды расходов за период активы На основе его динамики можно судить о росте или снижении определенных расходов правомерности этих изменений. Структурный анализ расходов производится с целью выявления основных видов расходов динамика которых и причины...
25873. Анализ динамики процентных ставок по пассивным и активным операциям банка 43.5 KB
  Пассивные операции банка связаны с привлечением ресурсов. Ресурсная база формируется за счет таких привлеченных ресурсов как вклады депозиты до востребования и срочные депозиты юридических и физических лиц межбанковские кредиты депозитные сертификаты векселя. Поэтому при оценке процентной политики коммерческого банка анализируется стоимость всех ресурсов и депозитных операций.изучение динамики в том числе номинальной средней цены ресурсов коммерческого банка; 2.
25874. Анализ длительной задолженности на счете «Прочие дебиторы и кредиторы» 24 KB
  По пассиву отражаются и учитываются: начисление з п до ее выдачи а также суммы з п не полученной служащими банка; суммы удержанных из з п налогов страховых взносов по договорам добровольного страхования перечисление сумм из з п во вклады до перевода этих сумм до востребования; невостребованные остатки по закрытым расчетным и текущим счетам по акцептованным поручениям и чекам; оплаченный при приобретении основных средств налог на добавленную стоимость и спецналог; операции по формированию акционерного капитала банка в период проведения...
25875. Анализ достаточности капитала банка 27.5 KB
  Достаточность капитала банка это способность собственного капитала банка покрыть убытки связанные с наступлением риска. Величина собственного капитала регулируется и контролируется Банком России. Регулятором было установлено что собственного капитала должно быть у банка не менее 10 от величины его рисковых активов где под рисковыми активами будем понимать денежные средства которые размещены с определенным риском их невозврата.
25876. Анализ задолженности по процентам, неуплаченным клиентам 23 KB
  904 Прочие дебиторы и кредиторы начисленные но неуплаченные банком проценты отражаются до того момента пока клиент не обратится за их получением. По межбанковским кредитам проценты обычно не начисляются а производится их непосредственная уплата. Начисление процентов по межбанковскому кредиту может производится в том случае когда банк не располагает достаточными суммами на корреспондентском счете. Поскольку банки могут прибегать к услугам денежного рынка и приобретать недостающую им ликвидность то такая операция возможна в том случае...
25877. Анализ использования межбанковского кредита и других привлеченных средств 22 KB
  межбанковский кредитМБК м. Ставка МБК рыночная высокая. Особое место среди МБК занимают кредиты ЦБ под определенные условия. Анализ МБК проводится по след.
25878. Анализ источников прибыли банка 22.5 KB
  Главным источником прибыли являются доходы от всех видов деятельности. Доходы делятся на процентныедоходы по ссудным операциям в руб. Непроцентные это дивиденды по ценным бумагам или инвестициям; доходы от участия в совместной деятельности; доходы от валютных операций комиссионные штрафы присужденные плата за оказание услуг и прочие. Факторы доходов для факторного анализа: процентные доходы повышение непроцентных доходов увеличение доли рабочих активов или активов приносящих доход.
25879. Анализ источников приобретения ценных бумаг и доходности этих операций 27.5 KB
  Ценная бумага это документ который выражает имущественные права акция или долг облигация Главной целью анализа операций банка с ценными бумагами явл. Основными задачами анализа операций с ценными бумагами банка является анализ: Их структуры и динамики; Значимости этих операций в деятельности банка; Качества портфеля ценных бумаг; доходности и эффективности. Анализ операций с ценными бумагами начинают с общей оценки масштабов инвестиционной деятельности банка.
25880. Анализ кредитных рисков 24.5 KB
  Кредитный риск банка можно определить как максимально ожидаемый убыток который может произойти с заданной вероятностью в течение определенного периода времени в результате уменьшения стоимости кредитного портфеля в связи с частичной или полной неплатежеспособностью заемщиков к моменту погашению кредита. Оценка кредитного риска портфеля проводится на основании концепции рисковой стоимости как итоговой меры риска необходимой для расчета размера капитала банка. В случае кредитного риска реальные распределения факторов риска и изменений...