Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра фізики
Лабораторія оптична
Звіт
Про виконання лабораторної роботи №42
Тема: Вивчення зовнішнього фотоефекту
та визначення сталої Планка.
Львів 2014
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:
Жовтий фільтр
Прямий струм
Зворотній струм
№
U, В
І, мА
U, В
І, мА
1
9
60
0
19,5
2
13
70
0,05
15
3
20,5
80
0,09
12
4
33
88
0,17
07
5
53
93
0,33
0
Зелений фільтр
Прямий струм
Зворотній струм
№
U, В
І, А
U, В
І, А
1
4,5
20
0
7,5
2
9
30
0,05
6
3
12
34
0,06
5
4
25
38
0,12
3
5
40
41
0,23
0
Синій фільтр
Прямий струм
Зворотній струм
№
U, В
І, А
U, В
І, А
1
6
10
0
5,5
2
10,5
13
0,07
4
3
14
15
0,14
3
4
20
16
0,2
2
5
30
17
0,36
0
Жовтий фільтр: =5,79*10-7 м ;
Зелений фільтр: =5,46*10-7 м
Синій фільтр: =4,64*10-7 м
U0=f(v)
№
U0
V
A
h
Vmin
1
53
520
2
45
550
3
40
650
№
Жовтий
Жовтий
Синій
Синій
Зелений
Зелений
Rn
Iф
Rn
Iф
Rn
Iф
1
15,2
0
26,5
0
29,7
0
2
11,8
1,00E-02
13,1
1,00E-01
16,2
1,00E-02
3
9,2
0,02
9,8
2,00E-01
10,1
2,50E-02
4
7,4
3,00E-02
7,8
3,00E-01
8
3,50E-02
5
6,2
0,04
6
4,00E-01
6,1
4,50E-02
Завдання 3
Висновок: під час цієї лабораторної роботи я дослідив залежність фотоструму від величини напруги, прикладеної до фотоелемента, визначив роботу виходу електронів із металу, постійну Планка і червону межу фотоефекту. Дослідив залежність фотоструму від інтенсивності падаючого випромінювання.