Задание 1. Снятие вольтамперной характеристики фотоэлемента
Для получения вольтамперной характеристики на оптической скамье следует расположить источник света, набор светофильтров и фотоэлемент как можно ближе друг к другу.
Замеры фототока нужно сделать при красном светофильтре. Соответствующую длину волны, указанную на оправе светофильтра, записать в заголовок таблицы Устанавливая значения напряжения от 0 до 18 В (или предельно возможного на данной установке), проведите измерения силы тока и занесите результаты в табл. 12.1.
Таблица 12.1
l = ….. нм | |||||||||||
Напряжение U, B | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 11 | 14 | 17 | 18 | |
Фототок I, мкА | 0 |
Значению фототока 0 мкА в таблице соответствует задерживающее напряжение Uз. Для его измерения необходимо переключить тумблер на корпусе блока питания в положение «Задерживающее», определить напряжение, при котором фототок становится равным 0), и записать результат в пустую ячейку в строке напряжений табл. 12.1.
Задание 2. Изучение зависимости запирающего напряжения
От частоты света
На оптической скамье снова расположите источник света, набор светофильтров и фотоэлемент как можно ближе друг к другу. Установив тумблер на корпусе блока питания в положение «Задерживающее», для данного фильтра тщательно замерьте то минимальное напряжение, при котором фототок становится равным нулю. Измерения необходимо провести 2 раза для каждого светофильтра. Не забудьте записать длину волны l пропускания светофильтров, указанную на их оправе. Занесите полученные результаты в табл. 12.2 и используйте при построении графика зависимости величины модуля запирающего напряжения от частоты света êUзú =f(n).
|
|
Таблица 12.2
Характеристики | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
Цвет светофильтра | |||||||
Длина волны l, нм | |||||||
Частота n, 1014 Гц | |||||||
Запирающее напряжение Uз, В | |||||||
Среднее áUз ñ, В |
Анализ и обработка результатов измерений
1. По данным, полученным в ходе выполнения задания 1:
· постройте график зависимости i(U) (вольтамперную характеристику) и определите по нему i0, iн и Uз;
· определите максимальные значения кинетической энергии Wmax и скорости umax выбитых электронов, используя равенство (12.1);
· определите количество электронов, выбиваемых светом из катода за одну секунду (см. выражение (12.7)).
2. По данным, полученным в ходе выполнения задания 2:
|
|
· заполните все ячейки табл. 12.2, вычислив частоту по длине волны, а также среднее значение запирающего напряжения;
· постройте график зависимости áUзñ = f(n) и определите по нему граничную частоту n0 и угловой коэффициент DUз/Dn;
· вычислите значение постоянной Планка hэксп. = (DUз/Dn)×е;
· вычислите красную границу l0 фотоэффекта для данного фотоэлемента, а также работу выхода электронов из катода фотоэлемента, используя экспериментальное значение постоянной Планка hэксп.
3. Полученные значения hэксп. и Аэксп. сравните с табличными (см. табл. П1 и П10 приложения 2), сделайте выводы.
Контрольные вопросы
1. Дайте определения: фотоэффекта, работы выхода электронов, красной границы фотоэффекта, энергии фотона. Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и объясните его смысл. Письменный ответ на этот вопрос необходимо включить в отчёт.
2. Назовите составные части лабораторной установки и их назначение.
3. Какие величины измеряются в данной работе непосредственно? Какие вычисляются?
4. Какие существуют виды фотоэффекта? Какой фотоэффект изучается в данной работе?
5. Расскажите устройство и принцип действия фотоэлемента. Изобразите вольтамперную характеристику фотоэлемента. Объясните, почему она имеет такой вид.
|
|
6. Изобразите на одном графике две вольтамперные характеристики при разных расстояниях от лампы до фотоэлемента.
7. Объясните, за счёт чего при одном и том же напряжении на фотоэлементе фототок может быть разным.
8. Изменение какой величины, определяющей энергию света в (12.5), приведёт к увеличению числа выбитых электронов? Изменится ли при этом фототок?
9. Запишите уравнение (12.6). Какие из величин в этих уравнениях для данного фотоэлемента могут меняться в зависимости от условий опыта?
10. Выведите уравнение, описывающее график зависимости êUзú = f (n).
11. Изобразите график зависимости êUзú = f (n). Как с помощью него можно определить красную границу фотоэффекта для данного фотоэлемента и постоянную Планка?
12. Какие из экспериментальных закономерностей внешнего фотоэффекта можно объяснить, используя квантовые представления о свете?
Библиографический список
1. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т.1 / И.В. Савельев. — СПб.: Изд-во Лань, 2008. – 432 с.
2. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т.2 / И.В. Савельев. — СПб.: Изд-во Лань, 2008. – 496 с.
3. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т.1 / И.В. Савельев. — СПб.: Изд-во Лань, 2008. – 320 с.
|
|
4. Трофимова, Т.И. Курс физики./ Т.И. Трофимова. — М.: Изд-во Академия, 2007. – 506 с.
5. Кошкин, Н.И. Справочник по элементарной физике / Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич.– М.: Наука, 1996. – 256 с.
Приложения
Приложение 1
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 420; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!