Звіт про роботу.

1. Теоретичні питання: теплове випромінювання, закони випромінювання АЧТ.

2. Методи визначення температури тіла за оптичною пірометрією.

3. Визначення температури тіла пірометром. Отримані результати, їх достовірність.

4. Визначення сталих σ і h.

Характеристики випромінювання вольфраму.

Т	Тяс	Тр	Тот	α0,33	α0,87	α(Т)
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3200 3400 3655	988 1149 1330 1508 1824 1857 1943 2107 2111 2192 2275 2356 2437 2515 2595 2674 2827 2978 3166	1005 1208 1412 1618 1823 2030 2134 2238 2342 2440 2554 2660 2707 2874 2983 3002 3312 3522 –	563 733 907 1093 1259 1434 1521 1608 1695 1782 1868 1955 2042 2126 2214 2300 2472 2643 –	0,456 0,452 0,448 0,443 0,439 0,435 0,433 0,431 0,429 0,427 0,425 0,423 0,421 0,419 0,417 0,415 0,411 0,407 0,402	0,483 0,478 0,475 0,471 0,469 0,468 0,465 0,463 0,462 0,461 0,460 0,459 0,457 0,456 0,455 0,454 0,452 0,450 0,447	0,105 0,141 0,175 0,207 0,237 0,263 0,274 0,285 0,295 0,304 0,312 0,320 0,327 0,334 0,340 0,348 0,357 0,366 0,376

ЛІТЕРАТУРА.

1. Практикум по фізиці. Кортнєв, Рублев, Куценко, робота 78.

2. Ландсберг Г.С. Оптика, - М. Наука, Розділ "Теплове випромінювання".

3. Шпольский Є. В. Атомная физика. T. 1, - М. 1963.

4. Савельев Й. В. Курс общей физики. Т. З, - M. 1970

Лабораторна робота № 2

ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ ФОТОЕФЕКТУ І ВИЗНАЧЕННЯ СТАЛОЇ ПЛАНКА.

Мета роботи: вивчення законів фотоефекту, визначення сталої Планка.

Завдання: 1. Отримати вольт-амперну характеристику (ВАХ) фотоелемента з зовнішнім фотоефектом;

2. визначити роботу виходу електронів із металу;

3. визначити сталу Планка.

Обладнання: монохроматор, вакуумний фотоелемент, освітлювальна система, два вольтметри, набір опорів, джерело напруги, провідники.

Коротка теорія .

В науці і техніці широке застосування одержали фотоелементи, принцип дії яких заснований на використанні фотоелектричного ефекту (фотоефекту).

Розрізняються три види фотоефекту: зовнішній, внутрішній і фотоефект у запірному шарі (вентильний фотоефект).

Зовнішній фотоефект полягає у випромінюванні поверхнею тіла (металів) електронів у зовнішній простір (вакуум чи газ) під дією падаючого на поверхню світла.

При внутрішньому фотоефекті під дією світла всередині деяких кристалічних тіл з’являються додаткові носії заряду, що приводить до зміни провідності цих тіл.

Вентильний фотоефект — виникнення електрорушійної сили (ЕРС) в системі, яка має контакт двох різних напівпровідників або напівпровідника і металу, при поглинанні квантів випромінювання.

Трьом видам фотоефекту відповідають три основні групи фотоелементів: фотоелементи з зовнішнім фотоефектом, що поділяються, у свою чергу, на вакуумні і газонаповнені; фотоелементи з внутрішнім фотоефектом – фото-опори; фотоелементи із запірним шаром - вентильні фотоелементи. В роботі вивчаються основні закономірності фотоефекта на фотоелементі з зовнішнім фотоефектом, визначаються характеристики фотоелемента і стала Планка.

Численні дослідження привели до ствердження таких законів зовнішнього фотоефекта.

1. Сила фотоструму насичення І_ф прямо пропорційна падаючому світловому потоку Ф (закон Столєтова), тобто:

І_н = kФ (1) 

де k – коефіцієнт пропорційності, що характеризує чутливість поверхні метала до дії світла.

2. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів не залежать від інтенсивності падаючого на фотокатод випромінювання, а є лінійною функцією лише частоти монохроматичного світла ν.

3. Число фотоелектронів, що вилітають в одиницю часу з одиниці поверхні, при постійній інтенсивності випромінювання збільшується із збільшенням частоти випромінювання.

Перераховані закони зовнішнього фотоефекту не пояснюються класичною електродинамікою. Фотоефект належить до числа явищ, у яких виявляються корпускулярні властивості світла. Тому теоретичне пояснення закономірностей фотоефекту можна дати на основі корпускулярних уявлень про світло.

Відповідно до квантової теорії світла, усі тіла випромінюють або поглинають світлову енергію не неперервно, а окремими порціями — квантами світла (фотонами). Енергія одного кванта пропорційна його частоті ν і дорівнює:

(2)

де h – постійна Планка.

Основне рівняння фотоефекту складене на підставі закону збереження енергії і встановлює зв'язок межу енергією кванта, що викликає фотоефект, роботою виходу електронів з металу φ і максимальною кінетичною енергією фотоелектронів. Рівняння має вигляд:

(3)

де m_e – маса електрона; υ_max– максимальна швидкість електрона при виході з поверхні металу. Вираз (3) називається рівнянням Ейнштейна. Варто звернути увагу на те, що навіть при монохроматичному освітленні енергія фотоелектронів, виявляється неоднаковою. Фотоелектрони проходять усередині фотокатода деякий (різний для різних електронів) шар речовини і сповільнюють свій рух, тому їхня енергія зменшується. Співвідношення (3) визначає кінетичну енергію лише найбільш швидких фотоелектронів.

Для кожного металу існує певна мінімальна частота світла ν₀, при якій ще можливий фотоефект. Мінімальна частота ₀ визначається з рівності:

h ₀ = (4)

Для частоти = ₀ енергії фотона досить тільки на роботу виходу електрона на поверхню металу, якщо < ₀, то фотоефект не спостерігається. Частота ν₀ визначає поріг фотоефекту і називається граничною. Довжина хвилі λ₀, що відповідає граничній частоті ₀ й визначається за формулою

λ₀ = , (5)

називається червоною межею фотоефекту. Для більшості речовин λ₀ лежить в ультрафіолетовій області спектра. Але в деяких металах з малою роботою виходу (особливо в лужних – Na, K, Rb, Cs) спостерігається фотоефект під дією видимого світла і червона межа лежить у видимій та інфрачервоній областях спектра. Величина λ₀ залежить від природи метала і стану його поверхні і особливо від наявності плівок адсорбованого газу.