Лабораторная работа № 3-25 "Внешний фотоэффект"
Цель работы: экспериментальное изучение законов фотоэффекта, определение на их основе постоянной Планка и красной границы.
Задание №1. Снятие зависимости фототока от напряжения на фотоэлементе.
Откалибруем световой поток и примем I0 = 1,7 мкА
Таблица расчетов и измерений
I, мкА | I0 | 0.8 I0 | 0.6 I0 | 0.3 I0 | 0.2 I0 | 0.02 I0 | 0.002 I0 |
1,7 | 1,36 | 1,02 | 0,51 | 0,34 | 0,034 | 0,0034 | |
U, В | 20,3 | 15,5 | 11,2 | 5,4 | 3,5 | -0,2 | -0,55 |
Построим график зависимости фототока от напряжения на фотоэлементе:
Задание №2. Определение постоянной Планка.
Измерим U0 – запирающее напряжение (фототок от 10-4I0 до 10-3 I0) для двух разных длин волн.
Постоянную Планка определим по формуле:
(1)
Таблица расчетов и измерений
λ, нм | ν*1014, Гц | U0, В | U01- U02, В | (ν1- ν2)*1014, Гц |
413 | 7,2 | -1,037 | ||
454 | 6,6 | -0,78 | 0,25 | 0,6 |
Вычислим по формуле (1) приблизительное значение постоянной Планка:
h = 6.6*10-34Дж * с
Задание №3. Определим красную границу фотоэффекта.
Установим значение 25 В и меняя светофильтры будем мерить величину фототока, результаты измерений занесены в таблицу:
λ, нм | 413 | 454 | 466 | 500 | 599 | 702 |
I, мкА | 1,78 | 1,63 | 1,52 | 1,25 | 0,38 | 0,012 |
По результатам измерений определим значение для красной границы фотоэффекта, и "погрешность ее измерения" .
а) Из набора сменных светофильтров подберем такую пару светофильтров с наименьшей разницей номинальных длин волн λ1 и λ2, при которой один фильтр обеспечивает фототок, при установке же другого фотоэффект отсутствует.
Красная граница λкр заключена в интервале λ2> λкр> λ1.
Можно вычислить некую "среднюю" красную границу фотоэффекта:
(2)
и соответствующую ей "погрешность" измерения:
(3)
В результате вычислений получаем:
λкр ср = 650нм;
"погрешность" измерения λкр ср = 0,079.
б) Используя табличное значение работы выхода для данного фотокатода (1,9 эВ) и табличное значение постоянной Планка h = 6,62*10-34Дж*с, определим стандартное значение λкр:
(4)
λкр = 653 нм
Вследствие погрешности измерения полученный нами результат немного меньше стандартного значения.
Вывод: наблюдали явление внешнего фотоэффекта, экспериментально получили значения постоянной Планка и красной границы фотоэффекта для данного материала.
