3-й Семестр Оптика / fotoeffekt_gotovy

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Саяно-Шушенский филиал СФУ

институт

Гидротехнических сооружений и гидравлических машин

кафедра

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3.05

Внешний фотоэффект

тема

Преподаватель Е.А. Глушенкова

подпись, дата инициалы, фамилия

Студенты группы ГЭ21-03Б Д.П Савченко

В.В Черепанов

подпись, дата инициалы, фамилия

Черемушки 2022

Цель работы:

Ознакомиться с квантовой моделью внешнего фотоэффекта. Экспериментально подтвердить закономерности внешнего фотоэффекта. Экспериментально определить красную границу фотоэффекта, работу выхода фотокатода и постоянную Планку.

Рабочие формулы:

Ход работы:

i=	1	2	3	4
Uзап,В	-0,8	-0,9	-1	-1,1
i,нм	438	423	409	396
1/ i ,10^6	2,28	2,36	2,44	2,52

Найдём постоянную планка:

Найдём работу выхода материала фотокатода:

Вывод: ознакомились с квантовой моделью внешнего фотоэффекта. Экспериментально подтвердили закономерности внешнего фотоэффекта. Экспериментально определили красную границу фотоэффекта, работу выхода ( = ) фотокатода и постоянную Планку (h= ).

1. Фотон – частица, поток которых является одной из моделей электромагнитного излучения

2. Модели эл/магн. Излучения

• луч-линия распространения ЭМИ (геометрическая оптика)

• волна-гармоническая волна, имеющая амплитуду и определенную длину волны или частоту (волновая оптика)

• поток частиц (фотонов) используется для объяснения многих эффектов, на которых основана квантовая теория строения вещества

3. 

4. 

5. 

6. Явление вырывания электронов из тв. и жидких тел под действием света называется внешним фотоэффектом

7. Опишите, что происходит с фотоном, падающим на границу металла. Фотон, падающий на границу металла, поглощается свободным электроном, отдавая ему всю свою энергию.

8. Опишите, что происходит со свободным электроном металла после его взаимодействия с фотоном.

+Кинетическая энергия электрона внутри вещества увеличивается на , но при вылете фотоэлектрона из вещества им совершается работа (работа выхода) против сил электростатического притяжения к металлу. Таким образом сообщенная электрону фотоном дополнительная энергия уменьшается на величину, равную работе выхода из металла(фотокатода), а оставшаяся часть имеет вид кинетической энергии фотоэлектрона вне металла (фотокатода).

9. Опишите, что происходит с электроном, входящим в состав атома металла после его взаимодействия с фотоном. Происходит поглощение электроном фотона и переход электрона в другое квантовое состояние.

10. Что такое работа выхода? Чья это характеристика? Работой выхода называется минимальная энергия, которую надо сообщить электрону вещества, чтобы он мог его покинуть. Работа выхода есть характеристика данного вещества.

11. Напишите формулу Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

12. Дайте определение красной границы фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта есть минимальная частота ЭМИ, при которой еще наблюдается фотоэффект, то есть для которого энергия равна работе выхода (   ).

13. Как устроен фотоэлемент? Устройство включает в себя два металлических электрода, впаянных в стеклянную колбу. Один из электродов называют анодом, а второй — фотокатодом, и на нем наблюдается фотоэффект. Анод обеспечивает поглощение электронов и протекание тока во всей цепи. Колба вакуумируется.

14. Почему катод фотоэлемента называют фотокатодом? Катод фотоэлемента называют фотокатодом, т.к. он эмитирует электроны при облучении электромагнитным излучением. Обычный катод эмитирует электроны в результате нагрева.

15. Что такое запирающее напряжение для данного фотокатода? Запирающим (задерживающим) напряжением называется минимальное тормозящее напряжение между анодом и фотокатодом, при котором прекращается ток в цепи этой лампы, то есть фотоэлектроны не долетают до анода.

16. Как движется фотоэлектрон в фотоэлементе при потенциале анода ниже потенциала фотокатода? +При потенциале анода ниже потенциала фотокатода фотоэлектрон тормозится электрическим полем и может возвратиться на фотокатод.

17. Как движется фотоэлектрон в фотоэлементе при потенциале анода выше потенциала фотокатода? При потенциале анода выше потенциала фотокатода фотоэлектрон ускоряется электрическим полем, попадает на анод и поглощается им.

18. Как связана кинетическая энергия электрона у катода с его потенциальной энергией у анода и почему? Потенциальная энергия фотоэлектрона у анода в сумме с его кинетической энергией равна кинетической энергии фотоэлектрона около фотокатода. Это есть следствие закона сохранения полной механической энергии.