The purpose of the work

Ім'я файлу: Фотоефект протокол.docx
Розширення: docx
Розмір: 704кб.
Дата: 21.12.2021
скачати
Пов'язані файли:
модульна контрольна робота.docx

LABORATORY WORK

STUDY OF PHOTOELECTRIC EXTERNAL EFFECT
DETERMINATION of PLANCK’S CONSTANT by RETARDING FIELD METHOD

The purpose of the work:

- to study photoelectric external effect laws;

- to measure retarding field at different values of falling light frequency;

- to calculate Planck’s constant, electron work function, photoelectric threshold for given photocathode
Data for laboratory work fulfillment

Table 1

Light filter colour	Light wavelength, nm	Light frequency ·10¹⁴, Hz	Stopping potential U_stop, V
Orange	600	5,00 ( λ=c/ν)	0,21
Yellow	580	5,17	0,26
Green	550	5,45	0,47
Blue	490	6,12	0,58
Violet	440	6,82	0,75

Task 1. Plot the graph of function

using data in Table 1.

Task 2. Planck’s constant determination

_{5.1. Determine Planck’s constant using the graph of function and according to the formula:}

_where

5.2. Enter the results into table 2.

5.3. Determine deviation of measured value of Planck’s constant from theoretical one:

Table 2

Light filter colour	ν, 10¹⁴Hz	V	Planck’s constant, h, J∙s	Deviation of measured value from theoretical one	Work function, J	Photoelectric threshold , Hz
Orange	5,00	0.21	4810 -34	27	1.44*10 19	3.8*10 14
Yellow	5,17	0.26
Green	5,45	0.47
Blue	6,12	0.58
Violet	6,82	0.75

Task 3. Determine work function

and photoelectric threshold

for given photocathode using graph of function

and formulae:

.

Enter the results into table 2.

Task 4. Determine photoelectric threshold

for elements with known work function and plotted graph

Enter the results into table 3.

Table 3

Element	еV	, Hz	Element	еV	, Hz
Caesium	1,9	4.6*10 14	Potassium	2,2	5.3*10 14
Natrium (sodium)	2,3	5.6*10 14	Calcium	2,7	6.5*10 10

Conclusionsвивчив закони фотоефекту, виміряв значення затримувального потенціалу при різних частотах, обчислив сталу Планка.

The data of laboratory work fulfilment

QUESTIONS TO BE ADMITTED FOR DOING LABORATORY WORK AND ITS DEFENDING

What is photoelectric effect?
What types of photoeffect do you know?
What regularities of photoeffect do you know?
What is the essence of photo-electric effect theory?
Write down Einstein’s equation for photoeffect and explain it.
Formulate external photoelectric effect laws.
What is the essence of quantum theory of light?
What is photon? Write down its characteristics.
What is electron work function?
What is stopping potential?
What does stopping potential depend on?
What is photoelectric threshold?
What does photoelectric threshold depend on?
Structure and operation principle of photocell. Integral and spectral sensitiveness of photoeffect.
What do energy and speed of electron flown out from photocathode depend on?
Application of photo-electric effect in science and technique.

1.Фотоелектричний ефект — це виліт електронів із речовини під дією світла

2.зовнішній фотоефект — вибивання електронів під дією світла

внутрішній фотоефект — збільшення електропровідності напівпровідників або діелектриків під дією світла

вентильний фотоефект — збудження світлом електрорушійної сили

3. Кількість фотоелектронів прямо пропорційна інтенсивності світла. Максимальна кінетична енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності світла, кінетична енергія фотоелектронів прямо пропорційна частоті світла.
4.Енергія будь-якої порції випромінювання прямо пропорційна частоті випромінювання. Коефіцієнтом пропорційності є стала Планка, яка дорівнює 6,626, помножене на 10 у мінус 34 степені джоулів, помножених на секунду.
5.

Елементарний акт зовнішнього фотоефекта з точки зору квантової теорії включає наступні процеси:

опромінення атома електромагнітною хвилею - фотоном з частотою

і передача енергії hν кванта світла електрону; подолання електроном потенційного бар'єру і вихід за межі металу. Для подолання потенціального бар'єру електрон виконує роботу виходу

за рахунок енергії поглинутого кванта. Залишкова енергія йде на набуття електроном кінетичної енергії і швидкості V.

6.Величина

залежить лише від роботи виходу електрона, тобто від хімічної природи речовини і стану її поверхні.

Якщо створити поле, яке затримуватиме рух електронів, тобто на катод подати „+”, а на анод „–”, то фотострум буде зменшуватись і при напрузі

струм дорівнюватиме нулю. Ця напруга називається затримуючим потенціалом. Робота поля

+

.

7.Основна ідея полягає у гіпотезі про те, що світло випромінюється та поглинається певними дискретними порціями — квантами
8.квант електромагнітного випромінювання (у вузькому розумінні — світла), елементарна частинка, що є носієм електромагнітної взаємодії. Це безмасова частинка, яка здатна існувати у вакуумі тільки рухаючись зі швидкістю світла.
9.Робо́та ви́ходу — найменша кількість енергії, яку необхідно надати електрону для того, щоб вивести його з твердого тіла у вакуум.

10.Гранична частота (або Гранична [критична] частота) - Частота смуги пропускання, заякої згасання досягає певної величини
червона межа фотоефекту існує завдяки притягуванню електронів до ядер. Разом з тим, останній закон не можна пояснити на основі уявлення про світло як неперервні плавні коливання у вакуумі-ефірі: такі хвилі мали довго розгойдувати електрони до того моменту, коли швидкість останніх стала б достатньою для відриву від металу.

11.Потенціа́л — це така скалярна функція , що у всіх точках визначення поля з точністю до знаку дорівнює градієнту

не залежить від шляху інтегрування , що з'єднує ці точки. Ця умова рівносильна тому, що інтеграл по будь-якому замкнутому контуру буде рівний нулю

12.Червона межа фотоефекту залежить тільки від роду речовини катода

13.Явище фотоефекту широко застосовують у науці й техніці: воно дозволяє здійснити безпосереднє перетворення енергії світла в електричну енергію. Прилади, в основі принципу дії яких лежить явище фотоефекту, називають фотоелементами

14. внутрішньому фотоефекті заснований принцип дії напівпровідникових фотоелектронних приладів.
Фотоефект виникає внаслідок зміни енергетичного стану вільних електронів у металі, а також атомів у кристалі напівпровідника при поглинанні енергії випромінювань. Енергія оптичного випромінювання виділяється й поглинається квантами – фотонами, і поширюється у вигляді хвиль, як електромагнітні коливання. При поглинанні фотонів валентними електронами один електрон може поглинути тільки один фотон. За рахунок цього його енергія стрибкоподібно збільшується.

скачати