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

70255. Ринок товарів і послуг. Сучасна ринкова економіка, її складові та механізм функціонування 216.5 KB
  Ринок - це те за чим пізнають лад та безладдя в стані господарства. Таке визначення ринку дозволяє розглянути його як складову частину єдиного простору економічного життя підприємств галузей регіонів та народного господарства в цілому показати що він завжди зумовлений сутністю...
70257. Протиалергійні та протизапальні засоби. Медикаментозне отруєння 47.75 KB
  Лікарські препарати різних фармакологічних груп впливають на всі стадії розвитку алергійних реакцій. Класифікація протиалергійних препаратів Антигістамінні препарати блокатори гістамінових рецепторів Антимедіаторні препарати і мембран ностабілізатори Препарати що усувають прояви...
70258. Лікарські засоби, що впливають на функцію органів дихання 46.99 KB
  Особливості дії та застосування окремих препаратів. Стимулятори дихання центральної і рефлекторної дії: анальгетики етимізол бемегрид кофеїн кордіамін камфора сульфокамфокаїн коразол і Нхоліноміметики цититон лобеліну гідрохлорид. Механізм протикашльової дії окремих препаратів.
70259. Лікарські засоби, що впливають на серцево-судинну систему 73.59 KB
  Кардіотонічні засоби. а)серцеві глікозиди (дигітоксин, дигоксин, целанід, адонізид, строфантин, корглікон). Рослини, що містять серцеві глікозиди. Вплив серцевих глікозидів на функцію серця. Механізм кардіотонічної дії. Застосування. Особливості введення з урахуванням кумулятивних...
70260. Лікарські засоби, що впливають на функції органів травлення 95.83 KB
  Захворювання людини часто супроводжуються зниженням апетиту і розладами травлення. Апетит — це емоційне відчуття, пов’язане з прагненням людини до вживання певної їжі. На відміну від відчуття голоду — потреби організму в їжі, звичайно суб’єктивно непри-ємного явища...
70261. Возникновение науки. Знание и познание в условиях первобытности 115 KB
  На самом деле наука возникла как особая форма мышления и познания мира. До возникновения науки человек получал достаточно достоверные знания используя их в практической деятельности. В рамках донаучного знания не выдвигались научные гипотезы не ставились и не осмысливались цели и задачи...
70262. Профилактика хирургической внутрибольничной инфекции. Хирургическая инфекция, пути ее распространения 65.5 KB
  От них патогенные микроорганизмы с гноем слюной слизью и другими выделениями попадают во внешнюю среду воздух окружающие предметы руки персонала и др. Основные структурные подразделения хирургического стационара: приемное отделение осуществляет прием регистрацию обследование...
70263. Організація надання екстреної (невідкладної) медичної допомоги в Україні 19.65 MB
  Реформування медичної допомоги в Україні назріло давно. Підставою цьому стало недостатнє фінансування системи охорони здоров’я, розпорошення коштів від фельдшерсько-акушерських пунктів до лікувально-профілактичних закладів району і саме головне – незадовільне надання медичної допомоги населенню країни.