ап(бв-б) / 1.изучение внешнего фф
.docЗубарев Я.Ю.
3 курс 4 группа
Лабораторная работа:
«Внешний фотоэффект»
Цель работы:
Изучение законов внешнего фотоэффекта; исследование вольт-амперных характеристик вакуумного фотоэлемента; определение постоянной Планка.
Краткая теория
Внешний фотоэффект
– это испускание электронов (фотоэлектронов)
с поверхности тела под действием света.
Фотоэлектроны при движении во внешнем
электрическом поле создают фототок.
Зависимость этого фототока от напряжения
на фотоэлементе не линейна. Фототок
увеличивается при увеличении напряжения
лишь до определенного предельного
значения 
(фототока насыщения).
По закону
Столетова, при неизменном спектральном
составе света, падающего на фотокатод,
фототок насыщения пропорционален
энергетической освещенности 
катода:
.
здесь
- энергетическая освещенность катода.
При подаче на анод фотоэлемента отрицательного напряжения фототок постепенно убывает, обращаясь в нуль при некотором напряжении, называемом запирающим.
Существование фототока при отрицательных напряжениях на аноде означает, что фотоэлектроны вылетают из катода с некоторой скоростью (кинетической энергией).
Максимальная
начальная скорость фотоэлектронов 
связана с задерживающей разностью
потенциалов 
соотношением
.
- заряд и масса
электрона соответственно.
Для каждого
фотокатода существует красная граница
внешнего фотоэффекта – максимальная
длина световой волны 
,
при которой ещё возможен фотоэффект;
длина волны 
зависит от материала фотокатода и
состояния с работой выхода электронов
соотношением
, (2)
Где 
- соответственно постоянная Планка и
скорость света в вакууме.
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта, отображающее закон сохранения энергии, имеет вид:
или с учётом (1)
.
Зависимость
задерживающей разности потенциалов
от
частоты света
:
Есть уравнение
прямой линии (рис 1). Экстраполяция прямой
на рис.1 до пересечения с осью ординат
определяет потенциал выхода электронов
из металла 
;
точка пересечения прямой с осью абсцисс
дает граничную частоту 
фотоэффекта; а тангенс наклона прямой
к оси частот 
определяется только постоянной Планка
и зарядом электрона.
Обработка измерений
-
Зависимость тока, проходящего через фотоэлемент, от приложенного к нему напряжения разной полярности напряжения для четырех светофильтров
Обратная
|
U, В
|
I, мкА |
|||
|
407 нм |
435 нм |
546 нм |
578 нм |
|
|
0,1 |
0,21 |
0,17 |
0,30 |
0,02 |
|
0,2 |
0,18 |
0,12 |
0,16 |
0,00 |
|
0,3 |
0,13 |
0,07 |
0,05 |
0,00 |
|
0,4 |
0,07 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
|
0,5 |
0,06 |
0,01 |
0,00 |
0,00 |
|
0,6 |
0,01 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
|
0,7 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
Прямая
|
U, В |
I, мкА |
|||
|
407 нм |
435 нм |
546 нм |
578 нм |
|
|
0 |
1,36 |
1,49 |
4,4 |
1,77 |
|
2 |
1,8 |
1,99 |
10,2 |
2,95 |
|
4 |
1,85 |
2,06 |
10,2 |
3,18 |
|
6 |
1,9 |
2,11 |
10,5 |
3,35 |
|
8 |
1,94 |
2,16 |
10,8 |
3,53 |
|
10 |
1,99 |
2,23 |
11,1 |
3,7 |
-
Семейство вольт-амперных характеристик
U,
В
I,
мкА
-
Зависимость задерживающего потенциала от частоты падающего света
|
ν, 1014 Гц |
7,37 |
6,89 |
5,49 |
5,19 |
|
Uз, В |
0,60 |
0,50 |
0,30 |
0,26 |
Uз,
В
ν,
Гц
-
Значение постоянной Планка
