2020-05-21
193
Схема установки для изучения фотоэффекта приведена на рис. 4.3, а.
Анод и катод находятся внутри вакуумной трубки. Между ними приложено напряжение 
. Через кварцевое окно на катод падает монохроматическое излучение, выбивающее из катода электроны. Электроны летят на анод, цепь замыкается и возникает электрический ток.
На рис. 4.3, в. приведена вольт-амперная характеристика, снятая на установке по изучению фотоэффекта. Обсудим ее основные особенности.
1. 
. Даже при напряжении 
между анодом и катодом, равном нулю, в цепи наблюдается отличный от нуля электрический ток (рис. 4.3, в). Падающее электромагнитное излучение, выбивает с поверхности катода электроны, которые покидая катод, оставляют его положительно заряженным. При этом вылетевшие с поверхности катода электроны, притягиваются к положительно заряженному металлу и стремятся снова вернуться в металл. Таким образом, вблизи металла появляется электронное облако (рис. 4.3, б), которое образовано электронами, покидающими и возвращающимися на катод. Однако часть электронов (их скорость при выходе из металла является наибольшей) могут преодолеть двойной электрический барьер (металл притягивает вылетающий электрон, а электронное облако его отталкивает) [4] вблизи поверхности металла. Эти электроны достигают анода и участвуют в появлении электрического тока в цепи.
Рис. 4.3
2. Напряжение между катодом и анодом 
(катод подключается к отрицательному полюсу источника напряжения). В этом случае в вакуумной трубке появляется электрическое поле, «помогающее» электронам перемещаться к аноду. Число электронов, достигающих анода, возрастает, электронное облако становится меньше и при больших напряжениях полностью исчезает [4]. С увеличением напряжения, электрический ток достигает насыщения 
, так как все электроны, выбиваемые с поверхности катода, достигают анода.
3. Напряжение на вакуумной трубке 
. Электрическое поле, возникающее при этом в трубке, тормозит электроны. Сила электрического тока уменьшается и при напряжении, называемом задерживающим (запирающим) напряжением 
, обращается в ноль. В этом случае, даже самые быстрые электроны не достигают поверхности анода, т. к. преодолевая препятствующее их движению электрическое поле, теряют кинетическую энергию. Около поверхности анода, скорость самых быстрых электронов обращается в ноль, вследствие чего электроны, разворачиваются и под действием кулоновских сил летят обратно. Цепь не замыкается. Учитывая вышесказанное, задерживающее напряжение определяется равенством:
. (4.17)
