Лабораторная работа №5.4 «Фотоэффект». ЛР5.4 Мустафин Д.Д. (1). Лабораторная работа 5. 4 Фотоэффект ст гр. Бпс216 Мустафин Д. Д. Проверил проф. В. В. Кузнецов Уфа 2021
 Скачать 0.82 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра Физики Лабораторная работа №5.4 «Фотоэффект» Выполнил: ст.гр. БПС-216 Мустафин Д.Д. Проверил: проф. В. В. Кузнецов Уфа 2021 Цель работы: Снятие вольт-амперной характеристики вакуумного фотоэлемента; Определение работы выхода электронов и красной границы фотоэффекта. Схема установки: Формулы: Результаты Установка №1 Упражнение №1 L = 130 см L = 170 см U, В I, мкА U, В I, мкА 0 2,195 0 1,665 2 7,687 2 5,832 4 9,56 4 7,252 6 10,45 6 7,939 8 11 8 8,342 10 11,36 10 8,608 15 11,84 15 8,992 20 12,14 20 9,199 25 12,3 25 9,329 30 12,41 30 9,416 40 12,56 40 9,528 50 12,65 50 9,566 60 12,71 60 9,642 70 12,76 70 9,677 80 12,79 80 9,703 Упражнение №2 Номер опыта Светофильтр ,мкм U з ,В А в ,эВ А в ,эВ ( А в ) 2 эВ 2 1 Синий 1 0,43 0,8375 2,0509 0,0116 0,00013 2 Синий 2 0,46 0,625 2,0748 0,0355 0,001362 3 Зеленый 0,50 0,4625 2,0212 0,0181 0,000328 4 Желтый 0,51 0,4 2,0349 0,0044 0,000017 5 Оранжевый 0,52 0,35 2,038 0,0012 0,000002 6 Красный 0,57 0,1625 2,0157 0,0235 0,000548 Расчеты: Расчетная установка: Упражнение №1 График ВАХ: Упражнение №2 Вывод: В результате лабораторной работы мы сняли вольт-амперную характеристику вакуумного фотоэлемента, определили работу выхода электронов и красную границу фотоэффекта Контрольные вопросы: 1. Внешний фотоэффект и его основные закономерности. Условие наблюдения фотоэффекта (красная граница). Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется явление испускания электронов из вещества под действием электромагнитного излучения и, в частности, света. (При внутреннем фотоэффекте при поглощении падающего излучения электроны переходят на более высокие энергетические уровни, оставаясь в пределах вещества). наблюдения фотоэффекта возможно при hv = Aвых. 2. Квантовая теория фотоэффекта. Фотоны. Уравнение Эйнштейна и его физический смысл. Работа выхода. Фотоэффект — это выбивание из вещества электронов под действием квантов электромагнитного излучения. Согласно теории фотоэффекта Эйнштейна, энергия кванта равна сумме работы выхода и кинетической энергии выбитых электронов, поэтому кинетическая энергия этих электронов зависит только от частоты излучения. E=hv=Aвых+К Электромагнитная волна состоит из отдельных порций −квантов, впоследствии названныхфотонами. При взаимодействии с веществом фотон целиком передает всю свою энергию hν одному электрону. Часть этой энергии электрон может рассеять при столкновениях с атомами вещества. Кроме того, часть энергии электрона затрачивается на преодоление потенциального барьера на границе металл — вакуум. Для этого электрон должен совершить работу выхода Aвых, зависящую от свойств материала катода 3. Вольт-амперные характеристики фотоэлемента и их объяснение с позиций квантовой теории. Вольт-амперная характеристика фотоэффекта — кривая, изображающая зависимость фототока /, образуемого потоком электронов, испускаемых катодом под действием света, от напряжения U между электродами. E0 = hv распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов (фотонов), распространяющихся со скоростью с распространения света в вакууме. Если предположить, что каждый квант поглощается только одним электроном, то число вырванных фотоэлектронов должно быть пропорционально интенсивности света |