Файл: Отчет к лабораторной работе 6. 2 по дисциплине Физика Изучение законов внешнего фотоэффекта.docx
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 3003
Скачиваний: 40
| Институт информационных технологий и анализа данных |
| наименование института |
| Кафедра вычислительной техники |
| наименование кафедры |
| Отчет |
| к лабораторной работе №6.2 по дисциплине «Физика» «Изучение законов внешнего фотоэффекта» |
| наименование темы Вариант №56 |
| Выполнил студент | | ЭВМб-19-1 | | | | |
| | | шифр | | подпись | | Фамилия И.О. |
| Проверил | | | | | | |
| | | должность | | подпись | | Фамилия И.О. |
| Работа защищена с оценкой | | |||||
, 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, – максимальнаяскорость 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
| Металл | А, Дж | А, эВ |
| Платина | 10*10-19 | 6,3 |
| Серебро | 7,5*10-19 | 4,7 |
| Цинк | 6,4*10-19 | 4,0 |
| Литий | 3,7*10-19 | 2,3 |
| Калий | 3,5*10-19 | 2,2 |
| Рубидий | 3,4*10-19 | 2,1 |
| Цезий | 3,2*10-19 | 2,0 |
| № п/п | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| Потенц. U, В |  | -2,0 | -1,5 | -1,0 | -0,5 | 0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |  |
| Фототок I, мА | 0 | 0 | 0,042 | 0,1 | 0,158 | 0,221 | 0,286 | 0,349 | 0,411 | 0,473 | 0,535 | 0,596 | 0,596 |
– Запирающее напряжение.- Напряжение, при котором фототок принимает максимальное значение. (3-е вещество – рубидий.)График зависимости I(U) – Вещество №32) Второе вещество (№1)
| № п/п | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| Потенц. U, В | | -2,0 | -1,5 | -1,0 | -0,5 | 0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |  |
| Фототок I, мА | 0 | 0 | 0,023 | 0,089 | 0,156 | 0,217 | 0,276 | 0,341 | 0,406 | 0,47 | 0,533 | 0,596 | 0,596 |