Теоретические сведения. Цель работы: Изучение явления фотоэффекта и определение численного значения h методом задкрживающего потенциала

Лабораторная работа № 1.2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА МЕТОДОМ ЗАДЕРЖИВАЮЩЕГО ПОТЕНЦИАЛА

Цель работы: Изучение явления фотоэффекта и определение численного значения h методом задкрживающего потенциала.

Оборудование: монохроматор, гальванометр, фотоэлемент, блок питанья

Теоретические сведения

Явление фотоэффекта используется в фотоэлементах. Вакуумный фотоэлемент состоит из сферической стеклянной колбы, на часть поверхности которой нанесен слой металла, являющийся катодом. В центре колбы находится анод. Так устроен, например, используемый в данной работе суръмяно-цезиевый фотоэлемент СЦВ-4 с максимумом спектральной чувствительности в области 400 - 600 нм.

Для измерения энергии фотоэлектронов используется метод "задерживающего потенциала". Для этого к аноду фотоэлемента прикладывается отрицательный по отношению к катоду потенциал U. Однако, даже при монохроматическом свете энергия электронов, вылетающих из фотокатода, неодинакова. Определить пределы ее изменения можно с помощью соотношения Эйнштейна:

(1)

которое определяет кинетическую энергию наиболее быстрых фотоэлектронов. Те электроны, для которых , не могут достичь анода. Поэтому при увеличении анодный ток падает. При некотором значении ( - потенциал запирания) даже наиболее быстрые фотоэлектроны не могут достичь анода и анодный ток прекращается. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов связана с потенциалом запирания очевидным соотношением:

(2)

Этот предельный потенциал служит мерой энергии фотоэлектронов: она равна эВ.

Рис. 1 Вольтамперная характеристика? фотоэлемента.

Кривая на рис. 1 представляет собой вольтамперную характеристику, позволяющую отыскать распределение электронов по энергиям.

Нас интересует максимальная энергия, с которой освобождаются фотоэлектроны с поверхности металла. Однако, два обстоятельства затрудняют получение точных результатов:

1) экспериментальные кривые не пересекают оси абсцисс,

2) контактная разность потенциалов смещает всю кривую.

Поэтому, при проведении эксперимента для определения надо экстраполировать кривую к оси Ох, так как показано пунктиром на рис. 1. Точка пересечения кривой с осью Ох определяют потенциал запирания . Подставляя это значение в уравнение Эйнштейна, имеем

откуда , то есть

(3)

величина потенциала запирания зависит только от частоты света n по линейному закону.

По угловому коэффициенту наклона построенной методом наименьших квадратов прямой можно определить постоянную Планка (рис.2).

, отсюда

(4).

Зная точку пересечения экспериментальной прямой с осью ординат, можно определить работу выхода.

Рис. 2 Вид полученной экспериментальной зависимости U_зад от n

Электрическая цепь установки находится в собранном виде. Вид лабораторной установки показан на рис. 3

Рис. 3 Общий вид установки.

1 – блок питания осветителя, 2 – фотоэлемент в кожухе, 3 – монохроматор, 4 - осветитель, 5 – гальванометр, 6 – источник напряжения.

Date: 2015-05-18; view: 500; Нарушение авторских прав