Лабораторная работа Фотоэффект. Отчет к лабораторной работе 6. 2 по дисциплине Физика Изучение законов внешнего фотоэффекта
 Скачать 54.23 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский национальный исследовательский технический университет
Цель работы: Изучение явления внешнего фотоэлектрического эффекта на виртуальной лабораторной установке, экспериментальное подтверждение закономерностей внешнего фотоэффекта. Контрольные вопросы 1. Что такое фотон? ФОТО́Н - Частица света, квант электромагнитного поля (одна из нейтральных элементарных частиц с нулевой массой). 2. Как определяется энергия фотона? Энергия фотона находится по формуле:  ,где h – постоянная Планка, приблизительно равная   – частота электромагнитных колебаний.3. Формула, связывающая энергию фотона и его массу. Энергия фотона связана с его импульсом следующей формулой:  ,где  – инертная масса фотона, c – скорость света, равная  .4. Формула, связывающая энергию фотона с его импульсом. Энергия фотона связана с его импульсом следующей формулой:  , где  – масса покоя фотона,  - импульс фотона.5. Дайте формулировку явления внешнего фотоэффекта. Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект наблюдается в твёрдых телах (металлах, полупроводниках, диэлектриках), а также в газах на отдельных атомах и молекулах 6. Что происходит с фотоном, падающим на границу металла? Фотон, падающий на границу металла, поглощается свободным электроном, отдавая ему всю свою энергию. 7. Что происходит со свободным электроном металла, после его взаимодействия с фотоном? Кинетическая энергия электрона внутри вещества увеличивается на энергию фотона  , но при вылете фотоэлектрона из вещества им совершается работа выхода  против сил электростатического притяжения к металлу. Таким образом, сообщённая электрону фотоном дополнительная энергия уменьшается на величину, равную работе выхода из металла (фотокатода), а оставшаяся часть имеет вид кинетической энергии фотоэлектрона вне металла (фотокатода).8. Что такое работа выхода? Работа выхода — энергия (обычно измеряемой в электрон-вольтах), которую необходимо сообщить электрону для его «непосредственного» удаления из объёма твёрдого тела. 9. Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.  где  – скорость фотоэлектрона, – работа выхода.10. Дайте определение красной границы фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта – это минимальная частота или максимальная длина волны света излучения, при которой ещё возможен внешний фотоэффект. 11. Что такое фотоэлемент? Фотоэлемент - электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. 12. Почему катод фотоэлемента называют фотокатодом? Фотокатод - отрицательно заряженный электрод (катод) в светочувствительных устройствах, работающих с использованием внешнего фотоэффекта. Катод фотоэлемента называют фотокатодом, поскольку он облучается светом (электромагнитным излучением определенного диапазона длин волн) и на нем наблюдается фотоэффект. 13. Что такое запирающее напряжение для данного фотокатода? Запирающее (задерживающее) напряжение - минимальное тормозящее напряжение между анодом вакуумной лампы (фотоэлемента) и фотокатодом, при котором отсутствует ток в цепи этой лампы, то есть фотоэлектроны не долетают до анода. При таком напряжении кинетическая энергия электронов у катода равна потенциальной энергии электронов у анода, откуда следует выражение:  ,где  – запирающее (задерживающее) напряжение,  – максимальная скорость фотоэлектрона, e – заряд электрона, приблизительно равный  14. Как движется фотоэлектрон в фотоэлементе, если потенциал анода ниже (или выше) потенциала фотокатода? При потенциале анода ниже потенциала фотокатода фотоэлектрон тормозится электрическим полем и может возвратиться на фотокатод. При потенциале анода выше потенциала фотокатода фотоэлектрон ускоряется электрическим полем, попадает на анод и поглощается им. Оформление результатов наблюдений  – расстояние от источника света до фотокатода. - минимальная длина волны источника света.Работа выхода электронов из металла
1) Первое вещество (№3)
 – Запирающее напряжение. - Напряжение, при котором фототок принимает максимальное значение. (3-е вещество – рубидий.)График зависимости I(U) – Вещество №3  2) Второе вещество (№1)
 – Запирающее напряжение. - Напряжение, при котором фототок принимает максимальное значение. (1-е вещество – Калий.)График зависимости I(U) – Вещество №1  Вывод по работе: Полученные графики совпадают с теоретическим графиком с некоторой погрешностью. Из данных графиков, показывающих зависимость фототока I от напряжения Uзап, видно, что: 1. При U = 0 фототок не исчезает, т.к. электроны, выбитые из фотокатода, обладают некоторой отличной от нуля начальной кинетической энергией и могут достичь анода и без внешнего поля. 2. Для прекращения фототока необходимо приложить задерживающее напряжение Uзап, при котором не один из электронов не может достичь анода. 3. C увеличением напряжения U на фотокатоде возрастает и фототок I; Следовательно, сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности светового излучения, что подтверждает законы Столетова. Иркутск 2020 г. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
