Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования

Иркутский национальный исследовательский технический университет

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

Цель работы:

Изучение явления внешнего фотоэлектрического эффекта на виртуальной лабораторной установке

---

, 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,

– максимальная скорость 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

1) Первое вещество (№3)

№ 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 №3


2) 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

– Запирающее напряжение.

- Напряжение, при котором фототок принимает максимальное значение.
(1-е вещество – Калий.)

График зависимости I(U) – Вещество №1




Вывод по работе:

Полученные графики совпадают с теоретическим графиком с некоторой погрешностью.

Из данных графиков, показывающих зависимость фототока I от напряжения U_зап, видно, что:

1. При U = 0 фототок не исчезает

---

Смотрите также файлы

• Контрольная работа по дисциплине Учет и отчетность на предприятиях пищевой отрасли.docx

• Анатомия верхнечелюстной пазухи. Моргорова К. Р.pptx

• Тк 10. Задание.doc

• Программа для обработки баз данных. Перечислите устройства ввода информации.docx

• Таырыбы стаз лы тла Орындаан аза тілі жне дебиеті малімі, 5сынып жетекшісі.docx