Методичка по квантовой физике. Методичка по квантовой физике целиком. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ. Санктпетербург 2010 Лабораторная работа 2 измерение постоянной планка
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
З а д а н и е С. Вычисление доверительного интервала  методом наименьших квадратов. Запишем (3) в виде  ,  ,  ,  ,  . По результатам измерений образуется набор пар , . Формулы для определения коэффициентов b и a методом наименьших квадратов приведены выше ( см. задание С в предыдущем разделе).Варианты выполнения заданий задаются преподавателем. Контрольные вопросы 1. Изложите основные положения зонной теории. 2. Что называется разрешенной зоной, запрещенной зоной, валентной зоной, зоной проводимости. 3. Как зонная теория объясняет качественное различие зависимостей  в металлах и полупроводниках ? 4. Какие частицы являются свободными носителями заряда в металлах и полупроводниках? 5. Как графически проверить справедливость уравнения теоретической модели ? Работа 6.12 ИЗУЧЕНИЕ ВНЕШНЕГО ФОТОЭФФЕКТА Цель работы Целью настоящей работы является исследование вольтамперной характеристики фотоэлектрического эффекта, определение красной границы фотоэффекта, работы выхода материала катода и постоянной Планка. Введение При подготовке к выполнению настоящей работы рекомендуем использовать учебники по физике, в которых фотоэффект, как правило, излагается достаточно подробно. Физическое явление испускания электронов веществом под действием электромагнитного излучения в вакуум получило название внешнего фотоэлектрического эффекта. Фотоэффект относится к числу физических явлений, в которых проявляются корпускулярные свойства света. Закон сохранения энергии для рассматриваемого процесса выражается уравнением Эйнштейна:  , (1)где  - световой квант энергии, переданный электрону; - работа выхода электрона из вещества (фотокатода);  - максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона. Уравнение (1) дает теоретическое обоснование закономерностей фотоэффекта:фототок насыщения пропорционален световому потоку (закон Столетова); максимальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности; в зависимости от материала катода существует минимальное значение частоты света, при которой еще возможен внешний фотоэффект (красная граница фотоэффекта) :  (2)При  фотоэффект отсутствует.Теоретическое обоснование методики  Для исследования внешнего фотоэффекта обычно используют вакуумные фотоэлементы типа СЦВ или ФЭ, спектральная чувствительность которых находится в видимой части спектра. Электрическая схема включения фотоэлемента приведена на рис.1. Рис.1 Рис.2 Фотоэлемент ФЭ состоит из стеклянной колбы, на поверхность которой нанесен тонкий слой металла (фотокатод) , и собирающего электрода (анод). Фотокатод освещается монохроматическим светом. Если на анод подать «плюс», а на катод «минус», то с ростом величины ускоряющей разности потенциалов наблюдается рост величины фототока до достижения им постоянного значения, тока насыщения . На рис.2 показана зависимость фототока фотоэлемента от приложенного к его электродам напряжения (вольтамперная характеристика).  Число высвобождаемых вследствие фотоэффекта электронов должно быть пропорционально числу падающих на поверхность фотокатода квантов света. Световой поток Ф определяется количеством квантов света, падающих на поверхность в единицу времени. В соответствии с этим ток насыщения должен быть пропорционален падающему световому потоку (закон Столетова). Исследованию этой закономерности фотоэффекта посвящена первая часть лабораторной работы.  Рис. 3 Особый интерес представляет величина задерживающей разности потенциалов , когда фототок становится равным нулю (на аноде «минус», на катоде «плюс»). Величина определяет максимальное значение кинетической энергии фотоэлектронов:  (3)e– абсолютная величина заряда электрона. С учетом формулы (3) уравнение Эйнштейна (1) можно переписать в виде:  (4)Из уравнения (4) следует, что величина задерживающей разности потенциалов прямо пропорциональна частоте света, падающего на катод (рис. 3). Постоянную Планка h можно определить из углового коэффициента линейной зависимости:  . Следовательно,  (5) Экстраполяция линейной зависимости до пересечения с осями дает способ определения величин и  .Определению  посвящена вторая часть лабораторной работы.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ |