3 Підготовка до роботи
3.1 Ознайомитись з інструкцією.
3.2 Опрацювати теоретичний матеріал за темою роботи
3.3 Письмово відповісти на питання вихідного контролю.
3.4 Продумати методику виконання роботи.
3.5 Ознайомитись з правилами оформлення звітів і підготувати бланк звіту по даній роботі
4 Інструменти, обладнання і прилади
Комп’ютери, програма Квазар-мікро, конспект лекцій, демонстраційний ролик, програма симулятор.
5 Завдання
5.1 Зняти по точка вольт-амперну характеристику.
5.2 Визначити затримуюча напруга.
5.3 Визначити величину постійної Планка.
6 Питання вхідного контролю
6.1 Яку енергію та імпульс мають фотони видимої частини спектру у найкоротших (400нм) і найдовших світлових хвиль (760нм). Чому рівна їх маса?
6.2 Яку довжину хвилі, масу та імпульс має фотон енергією 1 МеВ?
6.3 Яку швидкість має електрон, кінетична енергія якого дорівнює енергії фотона довжиною хвилі 600нм?
6.4 Людське око має найвищу чутливість до зеленого світла (550нм). Воно починає реагувати на нього при потужності світлового потоку 2*10-17Вт. Скільки фотонів потрапляє при цьому на сітчатку ока?
Що назяивається фотоефектом?
Чому для виривання електрона з металу потрібно здійснити роботу виходу?
Як залежить фотострум від інтенсивності світла?
Що таке затримуюча напруга?
Як можна експериментально визначити швидкість фотоелектронів?
к ця швидкість залежить від інтенсивності? Від довжини хвилі?
Що таке червона границя фотоефекту?
Чому при фотоефекті утвориться електронна хмара?
Коли спостерігається струм насичення?
Сформулюйте основні положення теорії Ейнштейна для фотоефекту.
Як затримуюча напруга залежить від частоти світла?
Як можна експериментально визначити постійну Планка?
7 Хід роботи
На екрані дисплею спостерігається емісія електронів з речовини, освітленого світлом, електрони зображені маленькими кружечками, що рухаються (рис. 4). При зміні частоти падаючого світла на екрані міняється колір променів.
Рис. 4
Рекомендується наступний порядок роботи.
Увести значення довжини хвилі падаючого світла.
Введення здійснюється за допомогою повзунка. Для першого експерименту варто взяти значення довжини хвилі, рівне 400 нм.
Ввести значення напруги.
Введення здійснюється за допомогою повзунка. Рекомендується спочатку встановити цю величину рівної 0 В.
Привести частки в рух.
Для цього натисніть кнопку "запуск". Після початку руху або Введення нових значень довжини хвилі і напруги варто почекати 30с для встановлення режиму руху часток. Тільки після цього можна приступати до вимірів.
Виміряти число електронів, що досягли анода за 10 секунд.
Для цього натисніть кнопку "пуск", що запускає секундомір і лічильник часток, які автоматично вимикаються через 10 секунд. У відповідному вікні висвічується число електронів, які за цей час досягли анода. Для повторного виміру необхідно натиснути кнопки "скидання" і "пуск". Дослід варто провести 3 рази і визначити середнє число часток.
Зняти по точка вольт-амперну характеристику.
Виконаєте всі описані вище досліди для інших значень напруги, змінюючи її із кроком 1 В від -1 до 10 В,. При кожній напрузі дослід варто провести 3 рази. Побудуйте графік залежності середнього числа електронів, що досягли анода, від напруги. Ця крива є аналогом вольт-амперної характеристики фотодіода.
Визначити затримуюча напруга.
Для даної довжини хвилі визначите затримуючу напругу. Це найменша по величині негативна напруга, при якій жодна частка не долітає до анода. Після введення нового значення напруги не забудьте почекати 30 с для встановлення режиму руху часток.
Виконати дослід для інших довжин хвиль.
Визначте затримуючу напругу для довжин хвиль 450, 500, 550 і 600нм.
Визначити величину постійної Планка.
Для кожної довжини хвилі обчисліть частоту. Занесіть результати в звіт по роботі. Побудуйте графік залежності затримуючої напруги від частоти світла. Постійну Планка обчисліть як добуток заряду електрона на тангенс кута нахилу побудованої прямої. Тангенс кута нахилу визначите із графіка як відношення катетів підбудованого до прямої трикутника. Нагадування: Тангенсом кута називається відношення довжини протилежного катета до довжини прилеглого катета.
Зробити висновки з виконаної роботи.
У висновках відзначте, наскільки залежність числа часток, що долетіли до анода, від напруги схожа на реальну вольт-амперну характеристику. Відзначте також, чи є залежність затримуючої напруги від довжини хвилі лінійною і наскільки близько до табличного отримане значення постійної Планка.
Всі отриманні дані для зручності заносяться в таблицю
Таблиця 1
|
Кількість частинок при вказаних напругах |
|||||||||||
Довжина хвилі λ, нм |
-1В |
0В |
1В |
2В |
3В |
4В |
5В |
6В |
7В |
8В |
9В |
10В |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Середнє значення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
450 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
450 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
450 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Середнє значення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Середнє значення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
550 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
550 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
550 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Середнє значення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Середнє значення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.