4. Порядок проведения работы.
Включить с помощью тумблера «сеть» блок питания фотоэлемента и установить переключатель напряжения в положение 8 В.
Включить блок питания монохроматора (тумблеры 6 и 7 на рис. 73.2), при этом загорится лампа накаливания.
Снять предохраняющие крышки с щелей коллиматора и выходной трубки и открыть затвор 4. При этом отклоняется стрелка миллиамперметра.
Установить барабан 5 на деление 3200ْ.
Вращая барабан 5 по часовой стрелке до деления 2000ْ с шагом 100 град, записать показания миллиамперметра в таблицу.
Результаты измерений.
Номер опыта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Отсчет по шкале барабана в градусах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина волны света , нм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ток миллиамперметра I, мА. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: Длину волны света определяют по градуировочному графику, который строится по данным таблицы, взятой из технического описания монохроматора УМ-2 (рис. 73.3).
5. Обработка результатов измерений.
5.1. Используя таблицу, построить график зависимости I от .
I, мА
,
нм
5.2. Определить по графику длину волны, при которой ток становится равным нулю. Эта длина волны будет соответствовать .
При
5.3. Определить работу выхода электронов из металла:
Выводы:
Контрольные вопросы.
Вариант 1.
Что такое внешний фотоэффект? Где наблюдается? Как исследуется в данной работе?
Где на практике применяют явление фотоэффекта?
Как с помощью уравнения Эйнштейна объяснить II закон фотоэффекта? Как этот закон можно объяснить с волновой точки зрения?
Чем характеризуется фотон? Как связаны корпускулярные характеристики фотона с волновой характеристикой света? Определите для фотона с длиной волны его энергию и массу.
С какой наибольшей скоростью электрон может покинуть вещество при ?
Вариант 2.
Что называется фотоэффектом? Какие виды бывают? Как фотоэффект объясняется с помощью волновой теории света? Где наблюдается фотоэффект?
Каков физический смысл работы выхода электронов из металла (на основе зонной теории) и от чего она зависит?
Каков физический смысл уравнения Эйнштейна? Какая существует зависимость между максимальной кинетической энергией фотоэлементов и частотой излучения? Какая существует зависимость между максимальной кинетической энергией фотоэлементов и интенсивностью излучения?
“Красная граница” фотоэффекта. Определить красную границу фотоэффекта для вольфрама, если работа выхода электронов из него .
Для чего в работе используется монохроматор?
Вариант 3.
Что представляет собой свет с точки зрения квантовой теории? Чем (с точки зрения квантовой теории) обусловлено давление света, падающего на поверхность тела?
Как в данной работе определяется работа выхода электронов?
Как формулируются основные законы внешнего фотоэффекта? Как и кем они были обнаружены и с помощью чего можно объяснить I и III законы внешнего фотоэффекта?
Фотоны. Величина их энергии. Как находится масса фотона и скорость? Чему равна масса покоя фотона? Как можно найти величину импульса фотона? Сколько фотонов поглощается одним электроном?
Фотоны с энергией вырывают фотоэлектроны из металла с работой выхода . Определите максимальный импульс, передаваемый поверхности этого металла при вылете электрона.
Вариант 4.
Можно ли объяснить фотоэффект с точки зрения классической электродинамики?
Что такое запирающий потенциал, и от чего он зависит?
Чем объяснить наличие тока насыщения у вакуумных фотоэлементов? Будет ли ток насыщения у газонаполненных фотоэлементов?
Что такое фотоэлемент? Особенность вентильного фотоэлемента. Чем определяется величина фототока?
Определить максимальную скорость электронов, вылетающих из металла под действием лучей длиной волны .
Вариант 5.
В каком случае возможен выход электронов из металла? Работа выхода. Как связано число вырванных фотоэлектронов с интенсивностью света?
Какой должна быть интенсивность света, чтобы фотоэффект был возможен при любой частоте? Чем определяется длина волны, при которой возможен фотоэффект?
Какой параметр обозначен в данной работе за ? Как и для чего он определяется?
Как с помощью уравнения Эйнштейна объяснить III закон фотоэффекта? Как этот закон можно объяснить с волновой точки зрения?
Найти красную границу фотоэффекта для некоторого металла , если минимальное значение энергии фотона, вызывающего фотоэффект равно .
Вариант 6.
Объясните явление фотопроводимости полупроводников.
Дайте определение потока световой энергии, силы света, освещенности. В каких единицах они измеряются?
Как работает фотоэлемент с запирающим слоем?
Как определить спектральную чувствительность фотоэлемента? Ответ подтвердите формулами.
Пороговая длина волны излучения, при которой наблюдается внутренний фотоэффект, равна 1,2 мкм. Определить энергию ионизации примеси данного полупроводника. Ответ дать в эВ.