МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
З в і т
про виконання лабораторної роботи №42
з дисципліни “Фізика” на тему:
“ВИВЧЕННЯ ЗОВНІШНЬОГО ФОТОЕФЕКТУ ТА ВИЗНАЧЕННЯ СТАЛОЇ ПЛАНКА”
ЛЬВІВ – 2016
Тема: вивчення зовнішнього фотоефекту та визначення сталої Планка.
Мета: дослідити залежність фотоструму від величини напруги, прикладеної до фотоелемента, визначити роботу виходу електронів із металу, постійну Планка і червону межу фотоефекту. Дослідити залежність фотоструму від інтенсивності падаючого випромінювання.
Прилади і матеріали: фотоелемент, гальванометр, вольтметр, вимірювальний пристрій,світлофільтр.
Короткі теоретичні відомості:
Зовнішнім фотоефектом називається випускання електронів речовиною під дією світла. Енергетичний баланс при фотоефекті виражається рівнянням Ейнштейна:
(1)
де - енергія світлового кванта, передана електрону; А- робота виходу електрона за межу речовини; - максимальна кінетична енергія звільненого електрона.
Закони фотоефекту:
Кількість електронів, які вилітають з поверхні речовини за одиницю часу, пропорційна інтенсивності падаючого випромінювання.
Для кожної речовини при відповідному стані її поверхні і температурі існує мінімальна частота падаючого випромінювання, нижче якої фотоефект не виникає.
Максимальна кінетична енергія фотоелектронів лінійно зростає з частотою падаючого випромінювання й не залежить від його інтенсивності.
(2)
(3)
Величина затримуючого потенціалу:
(4)
де Vmax – максимальна швидкість вирваних фотоелектронів.
(5)
(6)
(7)
Таким чином, сила фотоструму пропорційна
Таблиця результатів вимірювань:
Завдання 1. Дослідження вольт-амперної характеристики фотоелемента.
Жовтий фільтр
Прямий струм
Зворотній струм
№
U, В
І, мкА
U, В
І, мкА
1
0
142
0
8
2
2,5
240
0,01
13
3
4,5
310
0,02
12
4
5
330
0,03
11
5
5,5
360
0,04
10
6
6
380
0,05
9
7
6,5
400
0,06
8
8
7
420
0,07
7
9
7,5
440
0,08
6
10
8
460
0,09
5
11
8,5
480
0,1
4
12
9
500
0,11
3
13
10,5
520
0,12
2
14
15,5
720
0,13
1
15
20
840
0,14
0
Синій фільтр
Прямий струм
Зворотній струм
№
U, В
І, мкА
U, В
І, мкА
1
0
30
0
7
2
2,5
60
0,01
8
3
4,5
75
0,02
8
4
5
80
0,03
7,5
5
5,5
82
0,04
6
6
8
100
0,05
5,5
7
10,5
110
0,06
5
8
14,5
120
0,07
4,5
9
18
120
0,08
4
10
44
130
0,09
3,5
11
50
130
0,1
3
12
55
130
0,11
2,5
13
60
130
0,12
2
14
65
130
0,13
1,5
15
70
130
0,15
0
Жовтий фільтр: =5,79*10-7 м ;
Зелений фільтр: =5,46*10-7 м
Синій фільтр: =4,64*10-7 м
Графіки залежності Iф=f(U)
Прямий струм (жовтий)
/
Прямий струм (синій)
/
Зворотній струм (жовтий)
/
Зворотній струм (синій)
/
Завдання 2. Визначити роботу виходу електрона з фотокатода, сталу Планка та “червону” межу фотоефекту
№ п/п
, с-1
, В
А, еВ
h*10-34, Дж·с
min, с-1
1
5,2*1014 (жовтий)
0,14 (жовтий)
0,38
1.2
5.1*1014
2
6,5*1014 (синій)
0,15 (синій)
Графік залежності U0=f()
/
Завдання 3. Дослідити залежності фотоструму від інтенсивності падаючого випромінювання
Синій
№ п/п
, с-1
R , см
Rn , см
Rn-2 ,см-2
Іф , мкА
1
6,5*1014
8
17,4
0.0033
50
2
16
0.0039
60
3
15,2
0.0043
70
4
14
0.0051
80
5
13,5
0.0055
90
6
12,6
0.0063
100
7
12
0.0070
120
8
10
0.01
170
9
9,5
0.011
200
10
9
0.0123
230
11
8,5
0.0138
260
12
8
0.0156
300
Жовтий
№ п/п
, с-1
R , см
Rn , см
Rn-2 ,см-2
Іф , мкА
1
5,2*1014
8
21,5
0.0021
110
2
21
0.0022
120
3
20
0.0025
130
4
19,4
0.0026
140
5
19
0.0028
150
6
18
0.0031
170
7
16
0.0039
220
8
15
0.0044
260
9
14
0.0051
300
10
13
0...
