Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Кафедра физики

Отчет по лабораторной работе № 12 «Исследование внешнего фотоэффекта»

Выполнил: Попов Алексей Павлович

Группа №: 8802

Преподаватель: Чурганова Серафима Сергеевна

Оценка лабораторного занятия
Вопросы	Подготовка к лабораторной работе	Отчет по лабораторной работе	Коллоквиум	Комплексная оценка

Санкт-Петербург, 2020

Лабораторная работа № 12 Исследование внешнего фотоэффекта

Работа № 12. Исследование внешнего фотоэффекта

Цель работы: исследование закономерностей эффекта фотоэлектронной эмиссии (внешнего фотоэффекта); измерение работы выхода электрона и красной границы эффекта для материала фотокатода.

Схема установки.

Электрическая схема установки представлена на рисунке 1.

Переключатель S₃ предназначен для управления освещенностью фотокатода. Он обеспечивает протекание тока разной величины в нити лампы накаливания Л₁. С помощью переключателя S₂ обеспечивается прямое или обратное подключение фотоэлемента ФЭ к источнику напряжения.

Рис. 1. Электрическая схема установки для исследования внешнего фотоэффекта

Для изменения прямого и обратного напряжения между электродами ФЭ электрическая схема содержит, соответственно, потенциометры R₁ и R₂ − R₃ . Сила фототока фотоэлемента измеряется микроамперметром РА, а напряжение между его электродами контролируется вольтметром PU .

Основные расчетные формулы.

1. Расчётная формула для определения экспериментального квантового выхода электронов

 η = hck / eSλ = ak, где h – постоянная планка, c – скорость света, k – коэффициент пропорциональности, e – единица заряда, S – площадь освещаемой поверхности, λ – длина волны падающего света

2. Расчетная формула для определения частоты волны падающего света ν

ν =

Протокол наблюдений Лабораторная работа №12

Исследование внешнего фотоэффекта

Таблица 1. Вольтамперная характеристика фотокатода

U, В	Светофильтр λ, нм	1	2	3	4	5	6	7
I(E2), мкА	Синий λ2 = 515 нм	0,136	0,186	0,215	0,237	0,258	0,272	0,275
I(E3), мкА		0,100	0,145	0,169	0,185	0,193	0,200	0,202
I(E4), мкА		0,086	0,128	0,149	0,161	0,171	0,174	0,178
U, В	Светофильтр λ, нм	8	9	10	11	12	13	14
I(E2), мкА	Синий λ2 = 515 нм	0,275	0,282	0,273	0,278	0,280	0,284	0,289
I(E3), мкА		0,202	0,207	0,207	0,206	0,211	0,213	0,212
I(E4), мкА		0,179	0,183	0,184	0,185	0,186	0,184	0,185
U, В	Светофильтр λ, нм	15	16	18	20	24
I(E2), мкА	Синий λ2 = 515 нм	0,280	0,287	0,284	0,291	0,292
I(E3), мкА		0,206	0,211	0,209	0,217	0,213
I(E4), мкА		0,185	0,185	0,184	0,190	0,188

Таблица 2. Определение запирающего напряжения при освещенности фотокатода E₂

Светофильтр	λ, нм v=c/λ, Гц	Uз, -В
		1	2	3	4	5
Зеленый	λ 1= 550 нм ν1 = 5.45 * 1014 Гц	0,410	0,370	0,376	0,380	0,365
Синий	λ 2= 515 нм ν2 = 5.83 * 1014 Гц	0,556	0,550	0,544	0,528	0,575

Таблица 3. Зависимость тока насыщения от освещенности фотокатода

Светофильтр	Синий
№	2	3	4
Ei, Вт/м2	1	0,6	0,3
Iн, мкА	0,285	0,207	0,186
k = Iн/E, мкА * м2 / Вт	0,285	0,345	0,62
η = hck / eSλ = ak	-1541,4

Таблица 4. Определяемые в опыте постоянные

ν1	ν2	з1	з2	aэ=	a=	hэ=eaэ	h
Гц	Гц	В	В	В/Гц	В/Гц	Дж с	Дж с
545 * 1012	583 * 1012	0,37	0,55	4,74*10-15	4,14*10-15	7,6* 10-34	6,63*10-34

b	ν0	=-	λ=	=	A= hν0	=hν’0
В	Гц	Гц	Нм	Нм	эВ	эВ
2,2	465*1012	464*1012	6,45*10-7	6,47*10-7	0,31*10-18	0,31*10-18

Экспериментальный макет:

E₂ = 1 Вт/м², E₃ = 0,6 Вт/м², E₄ = 0,3 Вт/м²,

Выполнил Попов А.П.

Факультет электроники

Группа № 8802

“____” __________ _____

Преподаватель: _________________