Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с лабораторной установкой.

1. Ознакомиться с лабораторной установкой.

2. Установить на источнике питания анода Б5-44 клавиши в положение U = 21 В, I= 200 mA

3. Установить на источнике питания катода Б5-47 клавиши в положение U = 8 В, I = 1,11 - 1,16 (А) ( по указанию преподавателя)

4. Включить источники питания анода и катода (только в присутствии преподавателя).

5. При постоянном токе накала Iнак снять зависимость анодного тока Та- от анодного напряжения Uа. •

6. Изменить ток накала и повторить пункт 5 при другой темпера туре катода.

7. Построить график зависимости Ia,=f(Ua) c указанием погрешности определения тока и напряжения и Определить по графику значения токов насыщения при различных температурах I_s', и I_s^//

8. Рассчитать температуры катода для обоих случаев с помощью формул (2) и (3).

9. По формуле (1) определить работу выхода. Работу выхода выразить в электрон-вольтах. Вычислить погрешность как для косвенных наблюдений (по указанию преподавателя).

10. Сопоставить полученный результат с табличными. Сделать выводы из проведенной работы.

Примерная форма записи полученных результатов.

Таблице 1 Вольт-амперные характеристики

Ua, B
,mA
,mA

Таблица 2 Определение работы выхода

№	Uнак, В	Iнак, А	R0, Ом	R, Ом	Т, К	Is, mA	A

Контрольные вопросы

1. Что называется работой выхода электрона из металла ?

2. В чем заключается явление термоэлектронной эмиссии (ТЭЭ) ?

3. Объясните вид вольт-амперной зависимости диода.

4. Сформулируйте закон Богуславского-Ленгмюра.

5. Как объяснить наличие тока насыщения ?

6. Как зависит величине тока насыщения от температуры ?

7. Какой метод определения работы выхода предлагается в данной работе ?

8. Каким образом можно определить температуру прямонакального катода ?

9. Примерный вид энергетического спектра на контакте металл -вакуум.

10. Что такое уровень Ферми? Как связана работа выхода с положением уровня Ферми ?

11. Как возникает двойной электрический слой на границе металл -вакуум ?

12. Что такое силы изображения ? Как они возникают ?

13. Как можно изменить работу выхода электронов из металла?

Лабораторная работа №9

Изучение фотоэффекта определение постоянной планка.

Основные положения

Необходимо знать, что фотоэффектом называется испускание электронов под действием света. Фотоэффект изучался А.Г.Столетовым и другими на установках, принципиальное устройство которых изображено на рис 1. Свет, проникающий через окошко Ф , освещает катод К, изготовленный из исследуемого материала. Электроны, испущенные в процессе фотоэффекта перемещаются под действием электрического поля к аноду А. В результате в цепи протекает фототок, измеряемый гальванометр Г.

Полученная на таком приборе вольт-амперная характеристика (т.е. кривая зависимости фототока I от напряжения между электродами) приведена на рис 2. Характеристика снимается при неизменном потоке света Ф. Из этой кривой следует, что при некотором не очень большом напряжении фототок достигает насыщения - все электроны, испущенные катодом, попадают на анод. Следовательно, сила тока насыщения I_n определяется количеством электронов в единицу времени под действием света. Пологий ход кривой указывает на то, что электроны вылетают из катода с различными по величине скоростями. Доля электронов обладает скоростями, достаточными для того, чтобы долететь до анода «самостоятельно» при U=0

Для обращения силы тока в нуль нужно приложить задерживающее напряжение U₃. При таком напряжении ни одному из электронов, даже обладающих при вылете из катода наибольшими скоростями V_m, не удается преодолеть задерживающее поле и достигнуть анода. Из этого следует уравнение

(1)

где m - масса электрона. Таким образом, измерив задерживающее напряжение U₃ , можно определить значение скорости наиболее быстрых фотоэлектронов.

Необходимо знать, что свойства внешнего фотоэффекта объясняются уравнением А.Эйнштейна

(2)

где h- постоянная Планка,W- частота фотона, А - работа выхода электрона из исследуемого материала.

С учетом (I) формулу (2) можно записать в виде HW=hv=A+eU₃ (3)

Из формулы (3) следует, что U₃ зависит от частоты света, падающего на фотоэлемент. Поэтому, если измерить зависимость задерживающей разности потенциалов U₃ зависит от частоты V

U₃=f(v)

то из графика этой зависимости можно определить постоянную Планка и работу выхода электрона.

Действительно, уравнение (3) можно представить в виде уравнения прямой. (рис.3).Величина равна тангенсу угла наклона этой прямой, а - отрезку на оси , отсекаемому прямой. В данной работе для изучения внешнего фотоэффекта используется установка, принципиальная схема которой представлена на рис.4. Здесь ИС – источник света, БФ – блок светофильтров, ФЭ – фотоэлемент, -

многопредельный микроамперметр о внешним шунтом, - вольтметр для измерения напряжений в диапазоне 0...100 В, - вольтметр для измерения напряжений в диапазоне 0…1В, БП - блок питания, ПК -переключатель напряжения: I - прямое, 2 - обратное напряжение.

Рис 4

Задание

Изучение внешнего фотоэффекта и определение постоянной Планка

Цель работы: провести экспериментальное изучение фотоэффекта и определить значение основных параметров.

Приборы и принадлежности:установка для изучения фотоэффекта, вольтметр универсальный «В7-21» - 2 шт. , блок питания «ВУП-2м», источник света.

Поиск по сайту: