Краткие теоретические сведения. «Изучение явления фотоэффекта»

Лабораторная работа №11

«Изучение явления фотоэффекта»

Цели:

1.снять вольтамперную характеристику вакуумного фотоэлемента.

2. вычислить работу выхода электронов с катода вакуумного фотоэлемента,

применив задерживающее электрическое поле.

Оборудование:

1. фотоэлемент с сурьмяно-цезиевым и калиевым фотокатодом, рабочее напряжение не менее 30 вольт и не более 300 вольт;

2. выпрямитель универсальный ВУП-2;

3. авометр в режиме вольтметра постоянного тока;

4. микроамперметр;

5. осветитель теневой проекции;

6. светофильтры;

7. набор проводов.

Рис.1

Краткие теоретические сведения

Внешним фотоэффектом называется явление выбивания электронов с поверхности металлов падающим излучением. Для каждого металла существует красная граница фотоэффекта – максимальная длина волны (или минимальная частота), при которой ещё возможен фотоэффект. Чтобы электрон покинул поверхность металла, ему нужно совершить работу выхода из металла – А_вых. Работа выхода – это минимальная работа, которую должен совершить электрон за счет своей кинетической энергии, чтобы выйти из металла.

Явление фотоэффекта теоретически объяснил немецкий физик А. Эйнштейн.

Задание: построить график зависимости силы фототока от приложенного напряжения для красного, синего и жёлтого светофильтров.

Порядок выполнения работы:

1. Рассмотреть и зарисовать устройство вакуумного фотоэлемента.
2. Собрать цепь по схеме на рис.1, осветитель расположить на расстоянии 60-70 мм от фотоэлементов.
3. Включить выпрямитель и исследовать зависимость анодного тока от анодного напряжения. Для этого измерить силу тока при разных значениях напряжения и разных светофильтрах (красный, синий и жёлтый). Результаты записать в таблицу.
4. Построить на одном и том же чертеже графики зависимости тока от напряжения для разных светофильтров и сравнить их.
5. Измерить запирающее напряжение, вычислить скорость фотоэлектронов при освещении жёлтым и синим светом.
6. Рассчитать работу выхода электронов с фотокада при освещении светом известной частоты, l = 420 нм. Работу выхода вычислите в джоулях и эВ (электронвольтах).
7. Сделайте выводы по работе
8. Ответьте на контрольные вопросы.
9. Решите задачу № 28.1