Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторные работы / Работа КФ3а - Отчет - 2006

.pdf
Скачиваний:
182
Добавлен:
08.01.2014
Размер:
132.72 Кб
Скачать

Лабораторная работа № 8 Изучение законов фотоэффекта (КФ3а)

Введение: Фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием света. Открыт в 1887 г. немецким физиком Густавом Герцем, фундаментальные исследования были проведены в 1888 – 1889 г.г. Александром Григорьевичем Столетовым. А.Г. Столетов пришел к выводу:

1.Наибольшее воздействие оказывают ультрафиолетовые лучи;

2.Сила тока возрастает с увеличением освещенности пластины;

3.Испускаемые под действием света частицы имеют отрицательный заряд.

В1898 г. Ленард и Томсон установили, что частицами, испускаемыми веществом под действием света являются электроны. Также ими были установлены законы фотоэффекта:

1.Фотоэффект безынерционен, т.е. фототок возникает сразу же при освещении катода;

2.При фиксированной частоте падающего света сила тока насыщения пропорциональна интенсивности света;

3.Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты;

4.Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. минимальная частота ν0 (зависящая от природы вещества и состояния его поверхности), ниже которой фотоэффект не наблюдается.

Сточки зрения классической теории электромагнитного излучения невозможно. Объяснение фотоэффекта дал А. Эйнштейн в 1905 г. Он предложил, что свет поглощается такими же квантами (фотонами), какими и испускается. Часть энергии фотона, которое поглощает электрон, равная работе выхода Авых, затрачивается на то, чтобы электрон покинул тело. Остаток энергии переходит в кинетическую энергию электрона Eк. При этом выполняется соотношение, названное уравнением Эйнштейна:

h =mv2max/2 Amax .

Выполнение работы:

1. Снятие ВАХ фотоэлемента.

Проведя имитацию эксперимента на компьютерной модели мы получили следующие результаты:

a) Для положительного включения фотоэлемента:

l см

30

 

 

l см

30

 

 

l см

30

 

 

l см

30

 

 

l см

30

 

 

нм

759,4

 

 

нм

656,3

 

 

нм

589,6

 

 

нм 537,8

 

 

нм 518,4

 

 

U, дел

 

U, В

 

I, дел

 

I, мкА

U, дел

 

U, В

 

I, дел

 

I, мкА

U, дел

 

U, В

 

I, дел

 

I, мкА

U, дел

 

U, В

 

I, дел

 

I, мкА

U, дел

 

U, В

 

I, дел

 

I, мкА

 

0

 

0

 

3

3

 

0

 

0

 

3,5

3,5

 

0

 

0

 

3

3

 

0

 

0

 

3,5

3,5

 

0

 

0

 

4

4

 

5

 

5

 

18

18

 

4

 

4

 

16

16

 

4

 

4

 

17

17

 

4

 

4

 

17

17

 

4

 

4

 

18

18

 

8

 

8

 

25

25

 

8

 

8

 

26

26

 

8

 

8

 

27

27

 

8

 

8

 

28

28

 

8

 

8

 

28

28

 

11

 

11

 

29,5

29,5

 

12

 

12

 

33

33

 

12

 

12

 

34

34

 

12

 

12

 

35

35

 

12

 

12

 

35

35

 

14

 

14

 

34

34

 

17

 

17

 

38

38

 

17

 

17

 

38

38

 

17

 

17

 

39

39

 

17

 

17

 

39,5

39,5

1

 

 

b) Для отрицательного включения фотоэлемента:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l см

30

 

 

l см

30

 

 

l см

30

 

 

l см

30

 

 

l см

30

 

 

нм

759,4

 

 

нм

656,3

 

 

нм

589,6

 

 

нм 537,8

 

 

нм 518,4

 

 

U, дел

U, В

I, дел

I, мкА

U, дел

U, В

I, дел

 

I, мкА

U, дел

U, В

I, дел

 

I, мкА

U, дел

U, В

I, дел

I, мкА

 

U, дел

U, В

I, дел

 

I, мкА

0

 

0

67

3,35

 

0

0

69

3,45

 

0

0

71

3,55

 

0

0

72

3,6

0

 

0

72

3,6

5

­0,25

7

0,35

 

4

­0,2

32

1,6

 

4

­0,2

41

2,05

 

6

­0,3

36

1,8

7

­0,35

34

1,7

6

 

­0,3

2

0,1

 

8

­0,4

8

0,4

 

8

­0,4

19

0,95

 

12

­0,6

13

0,65

14

 

­0,7

10

0,5

7

­0,35

0

0

 

12

­0,6

0

0

 

16

­0,8

0

0

 

20

­1

0

0

22

 

­1,1

0

0

 

 

c) По полученным данным построим график ВАХ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВАХ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мкА

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

­2

 

0

 

 

2

 

4

 

 

6

 

8

 

10

 

12

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U, В

2.Определение чувствительности фотоэлемента: Ф = IS/l2, (I = 20 кД, S = 4 см2, l= 30 см)

Ф= 20 ∙ 4∙10-6/0,32 = 0,89∙10-3 лм, Iнас = 56 мкА.

3.Определение работы выхода, постоянной Планка и красной границы фотоэффекта:

a)Построим зависимость Uз от частоты падающего света:

2

 

­0,35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

запирающее

­0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­1,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

­1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

375,00

400,00

425,00

450,00

475,00

500,00

525,00

550,00

575,00

600,00

 

 

 

 

 

Частота, ТГц

 

 

 

 

3