5. Обработка результатов измерений.

5.1. По результатам таблицы построить графики зависимости

фототока от напряжения при различном световом потоке:

5.5. Зная работу выхода, определить материал, из которого изготовлен катод - по табл.231. Предварительно работу выхода перевести в эВ /I эВ = 1,6 е-19 Дж/.

Данные для расчета и таблица замеров.

h = 6,6210^-34 Джс - постоянная Планка

е = 1,610^-19 Кл - заряд электрона

Vс = 1210¹⁴ Гц - частота ультрафиолетового света

Определяем работу выхода электрона A=h_c-eU_3ср

A=71,14410^-20 Дж

A=4,45 эВ

6. Рассчитываем погрешность используя таблицу 2

Рассчитываем случайную погрешность

∆U_з.с.п=t_p.n∙√(∑(U₃-U_3cp)²/n∙(n-1))=4.303∙√(0.14 /6)=0.66

где t_p.n=4,303-коэф-т Стьюдента

n-число замеров

Определяем погрешность измерительного прибора (вольтметра)

∆U_з.изм=(Y/100) ∙ U_n

где Y-класс точности прибора (указывается на шкале)

U_n-придел измерения прибора (определяется на шкале)

Определяем результирующую погрешность

∆U_з=√(∆U²_з.с.п+∆U²_з.изм)

Определяем погрешность вычисления работы выхода

∆А=А∙(∆U_з/│ U_3cp │)

Окончательный результат

Контрольные вопросы.

1.Что называется внешним, внутренним вентильным фотоэффектом?

Явление вырывания электронов из твердых и жидких веществ под действием света называется явлением внешнего фотоэффекта

Внутренний фотоэффект представляет собой процесс образования свободных носителей заряда внутри вещества при воздействии излучения. Взаимодействие излучения с веществом может происходить без изменения или с изменением энергии падающего кванта. В этом случае лишь поглощение фотонов представляет интерес. При этом, однако, возможно такое поглощение, при котором энергия фотона переходит в упругие колебания кристаллической решетки, иными словами, в энергию фононов, в результате поглощение излучения вызывает повышение температуры тела. Полупроводниками называются вещества, у которых ширина запрещенной зоны составляет не более 2-3 эв. Важной особенностью полупроводников является способность увеличивать электропроводность под действием света. Это явление получило название внутренний эффект или фотопроводимости.

2.Что называется фототоком насыщения? От чего зависит его величина?

3. Что называется задерживающим напряжением? От чего зависит его величина? , где m – масса электрона, e – заряд электрона. Если  , то фототок отсутствует Если  , то фототок растет, так как все большее число фотоэлектронов достигает анода Если  , фототок насыщения, все электроны, покинувшие катод за 1с достигают анода  , n – число электронов Задерживающее напряжение зависит от максимальной кинетической энергии вырванных электронов.

4. Что называется красной границей фотоэффекта? Как её определить?

Количество носителей тока равно равновесному не только в полной темноте, но и в тех случаях, когда энергия фотонов недостаточно велика для того, чтобы вызвать электронные переходы в кристалле. Фотопроводимость появляется лишь в том случае , если частота света не слишком мала. Пороговая частота, при которой начинается фотопроводимость, называется красной границей фотоэффекта.

5.Написать ур-е Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

1905 г. Эйнштейн – объяснил законы фотоэффекта

Исходя из закона сохранения и превращения энергии, Эйнштейн математически записал уравнение для энергетического баланса при внешнем фотоэффекте:

 – энергия фотона, которая идет на работу выхода А электрона из металла и сообщение ему кинетической энергии. Работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из вещества.

За уравнение для фотоэффекта в 1921 году Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия.

6.Назвать основные законы внешнего фотоэффекта

1) Фототок насыщения пропорционален освещенности катода; число фотоэлектронов n, вырываемых из металла за единицу времени, пропорционально интенсивности света

2) Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности света

3) Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота, при которой еще возможен фотоэффект, величина   зависит от химической природы вещества и состояния поверхности, при   фотоэффект не возможен

4) Фотоэффект практически безынерционен

7.Что называется работой выхода электрона? Как её определить? От чего она зависит?

8.От чего зависит скорость электронов, вырываемых из катода?

9. От чего зависит количество электронов, вырываемых из катода?

11. Объяснить график зависимости I(U)

Рисунок 2

Освещенность E₂ > Е₁. Фототок существует и в областях тормозящих (U отрицательное). Это объясняется тем, что фотоэлектроны, выбитые светом из катода имеют отличную от нуля начальную Eк. За счет этой энергии электроны могут совершать работу, двигаясь в задерживающем электрическом поле, и достигать анода.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский Энергетический Институт

(Технический Университет)

Лабораторная работа №7