5. Обработка результатов измерений

5.1. По результатам табл. 53.1 построить график I_ф=f(λ) спектральную характеристику фотоэлемента. График имеет вид, показанный качественно на рис. 53.4. Здесь Х_одлина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта. Значение Х_оопределяется из графика путем экстраполяции экспериментальной кривой.

Примечание. Уменьшение фототока при малыхX- следствие поглощения этих длин волн стеклом, защищающим фотокатод.

5.2. Определив значение Х_о, рассчитать работу выхода электронаА:

.(53.9)

5.3. По результатам табл. 53.2 построить ветви вольтамперных характеристик фотоэлемента, соответствующие положительным значени­ям напряжения, для трех значений длин волн.

5.4. По результатам табл. 53.3 построить ветви вольтамперных характеристик фотоэлемента, соответствующие отрицательным значениям напряжения.

Примечание. На рис. 53.5 показаны особенности хода экспериментальных зависимостей фототока от задерживающего напряжения. Горизонтальные участки на графиках, а также смещение функциональных зависимостей вверх или вниз обусловлены двумя процессами, сопутствующими фотоэффекту с катода:

1) Наличие фотоэффекта с анода вследствие попадания на анод части светового потока, прошедшего через полупрозрачный катод.

2) Ионизация остаточного газа в колбе фотоэлемента электронными ударами и появление ионного тока.

5.5. По полученным в п. 5.4 графическим зависимостям определить значения запирающего напряжения для трех длин волн. Способ определения V_З показан на рис. 53.5 штриховыми линиями.

5.6. По результатам п.5.5 построить график U_З = f(ω). Качественно этот график показан на рис. 53.2. По графику можно определить либо красную границу фотоэффекта ω₀, либо численное значение постоянной Планка ħ. Значение ω₀ было определено в п. 5.2. По экспериментальному графику определить значение ħ.

5.7. Самостоятельно вывести формулы для расчета погрешностей измерений; оценить погрешность определения постоянной Планка ħ.

6. Контрольно-расчетные задания

6.1. Сформулировать основные законы внешнего фотоэффекта.

6.2. Дать корпускулярное объяснение фотоэффекта.

6.3. Каковы основные характеристики фотоэлемента?

6.4. Тормозящий потенциал равен U₃= 2,4 В. Определите максимальную скорость фотоэлектронов.

6.5. Какова инерционность фотоэффекта? Назовите порядок величины.

6.6. Должна ли существовать "фиолетовая граница" фотоэффекта?

6.7. При каких условиях можно наблюдать двухфотонный фотоэффект? Как изменится при этом вольтамперная характеристика фотоэффекта ?

6.8. Определить энергию фотона с длиной волны λ = 500 нм.

6.9. Пороговая чувствительность фотоэлемента составляет W_П = 10^-16 Дж. Какому количеству фотонов с длиной волны λ = 600 нм соответствует эта чувствительность? При решении задачи считать, что каждый фотон вызывает эмиссию одного электрона.

6.10. Пороговая длина волны для испускания фотоэлектронов из вольфрама λ = 230 нм. Какую длину волны должно иметь падающее излучение, чтобы максимальная энергия испускаемых электронов была равна W = 1,8 эВ?