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

53416. Інклюзивне навчання: рівні можливості для кожного 50 KB
  Тренінг для педагогічних працівників Мета: познайомити вчителів з особливостями інклюзивного навчання в сиситемі освіти; сформувати толерантне ставлення до впровадження інклюзивного навчання у закладах освіти. Чи знаєте ви що таке інклюзивне навчанняа так; б ні. Як ви вважаєте чи готова школа створити умови для впровадження інклюзивного навчання а так; б ні; в частково.
53417. Інноваційні технології навчання на уроках інформатики 61 KB
  Інноваційні технології навчання на уроках інформатики. Ця технологія навчання передбачає організацію навчального процесу за якої навчання здійснюється в процесі спілкування між учнями взаємонавчання у групах. Технологію індивідуалізації процесу навчання. Це організація навчального процесу при якій вибір педагогічних засобів та темпу навчання враховує індивідуальні особливості учнів рівень розвитку їх здібностей та сформованого досвіду.
53418. Інноваційні технологій навчання у розвитку творчих здібностей учнів в класі спеціального фортепіано школи мистецтв 158 KB
  Апробовано спосіб інтеграції деяких сучасних технологій навчання у розвитку творчої особистості учня на уроках фортепіано Опис та презентація досвіду роботи Викладача вищої категорії з фортепіано дитячої школи мистецтв при НУКіМ ім. Тема досвіду: Інноваційні технологій навчання у розвитку творчих здібностей учнів в класі спеціального фортепіано школи мистецтв Базова модель досвіду Актуальність і перспективність досвіду: Забезпечує умови для розвитку творчої особистості дитини; Сприяє виконанню завдань Національної доктрини...
53419. Використання інтерактивних технологій у навчанні іноземних мов 68.5 KB
  Для забезпечення швидкого та ефективного включення учнів в інтерактивну діяльність пропоную їм памятки які містять опис алгоритму діяльності послідовний перелік дій які вони мають здійснювати у тій чи іншій навчальній ситуації Тема: Великобританія Ажурна пилка Домашні групи: Gret Britin Wles Scotlnd Northern Irelnd red green blueyellow pink...
53420. Інструктаж з безпеки життєдіяльності під час проведення лабораторногопрактикуму з фізики 54.5 KB
  Цю розробку можна також використовувати під час проведення вхідного інструктажу на початку навчального року. Інструктаж з безпеки життєдіяльності під час проведення лабораторногопрактикуму з фізики. Мета: Повторити основні правила техніки безпеки під час проведення лабораторних робіт та правила поведінки в надзвичайних ситуаціях.
53421. Современный урок с позиции интерактивного обучения 88.5 KB
  Во время интерактивного обучения учащиеся учатся быть демократичными общаться с другими критически мыслить принимать продуманные решения. Обсуждение вопросов будет проходить путём коллективного обдумывания мозгового штурма которые проводится так: 1 условие задания записывается на доске чтобы видно было всем; 2 все участники штурма имеют право высказать свои идеи для решения задания; 3 когда участники группы выясняют что идей достаточно их предложение останавливается; 4 поданные идеи анализируются обговариваются в группах;...
53422. Важливість упровадження в навчальний процес інтерактивних технологій як одного із засобів особистісно-зорієнтованого навчання 43 KB
  Сучасна школа стоїть перед прикрим фактом: в умовах традиційних форм та методів навчання школярі пасивно отримуючи інформацію не вміють здобувати її самостійно і застосовувати те що знають. Особистіснозорієнтоване навчання у цьому плані є досить перспективним оскільки воно виходить із самоцінності особистості її духовності та суверенності. Визначальним для особистіснозорієнтованого навчання має бути соціокультурний діалог у системі âпедагог дитинаâ на основі її розуміння прийняття і визнання.
53423. Зимова подорож до святого Миколая. Виготовлення листівки бажань 41.5 KB
  Зимова подорож до святого Миколая. Мета: розширити знання учнів про святого Миколая; вчити учнів правильно виразно читати поетичні твори; збагачувати словниковий запас учнів; виготовити листівку бажань; сприяти вихованню міцної внутрішньої опори людини що знаходить свій прояв у доброті чуйності лагідності. Сьогодні на уроці ми завітаємо у гості до святого Миколая. Я знаю що день святого Миколая улюблене свято українських дітей.
53424. Інтегроване заняття з використанням наочного моделювання 31 KB
  На основі знайомої казки Колосок за допомогою схемсимволів вчити дітей сприймати зміст казки. Хіба зможемо прожити ми без них Діти вам подобаються казки Що вам подобається в казках Так всі люблять казки кони ведуть нас у світ пригод вчать розпізнавати добро зло. 1 коробка Діти підійдіть до коробки з літерою А в коробці захована схема з гудзиків за казкою Колосок З якої казки герої Який був півник Якими були мишенята Як звали Півника мишенят Чому вчить ця казочка Хто не працює той не їсть Потрібно...