МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт электронного обучения Кафедра экспериментальной физики ИЗУЧЕНИЕ ВНЕШНЕГО ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА Отчёт по лабораторной работе Вариант № 9 по дисциплине: Концепции современного естествознания 1.2 Исполнитель: студент группы 13.03.2022 группа Руководитель: Старший преподаватель должность ФИО кафедры ЭФ кафедра Дата ФИО Томск — 2022 г. Дата Дата Цель работы1 Знакомство с квантовой моделью внешнего фотоэффекта, экспериментальное определение постоянной планка Краткая теория2 Внешний фотоэлектрический эффект – это называют испускание электронов вещест- вом под действием электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 10–5 до 10–12 м Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: , Где - энергия кванта Aв – работа выхода электронов из материала катода максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов Работа выхода – это разница между минимальной энергией, которую необходимо сообщить электрону для его «непосредственного» удаления из объёма твёрдого тела Красная граница фотоэффекта – это наименьшая частота света, при которой ещё возможен внешний фотоэффект Фототок насыщения – это максимальный ток выбитых электронов, ток между фотокатодом и анодом, при котором все выбитые электроны собираются на аноде Законы внешнего фотоэффекта3: 1. Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффек- та, т. е. наименьшая частота νmin (или максимальная длина волны), при которой еще возможен внешний фотоэффект Заполняется самостоятельно из методических указаний. Запишите основные понятия, используя теоретический материал и методические указания. 3 Запишите законы внешнего фотоэффекта. 1 2 2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты света ν и не зависит от его интенсивности 3. Число фотоэлектронов, вырываемых светом из катода за 1 с, прямо пропорцио- нально интенсивности света 4. Фотоэффект практически безынерционен, фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν > νmin Принципиальная схема установки4 Рис. 1. Схема экспериментальной установки для исследования фотоэффекта Расчётные формулы для красной границы фотоэффекта 5 Максимальная длина волны λкр = hc/AB , где . Минимальная частота Вставьте рисунок «Схема экспериментальной установки для исследования фотоэффекта». Запишите расчётные формулы, используя теоретический материал и методические указания, и поясните величины, входящие в формулу. 4 5 νкр = , где Aв – работа выхода электронов из материала катода . Максимальная кинетическая энергия: Ек max = где , максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов e – электрон . Определение постоянной Планка hср == где e – электрон . , Выполнение работы Таблица 1 Материал катода: Натрий Работа выхода: Ав = 2,29 Красная граница кр = 540 № y Uз, В кр = 552ТГц , нм x –1 1/, нм Ек max -20 10 1 -0,77 450 0,00222 -0,139 2 -0,66 470 0,00213 -0,107 3 -0,49 485 0,00214 -0,784 4 -0,31 495 0,00201 - 0,496 5 -0,15 520 0,00190 -0,240 6 -0,02 535 0,00181 -0,320 Постоянная Планка hср =6,01 * 10-34 Определение постоянной Планка h графическим методом. Рис. 2. Выбор осей графика Рис. 3. Определение углового коэффициента b = tg α Рис. 4. График зависимости запирающего напряжения от 1/λ Расчет погрешности: Вывод6 В ходе выполнения лабораторной работы изучили квантовую модель внешнего фотоэффекта, а также экспериментально определили постоянную Планка (h =6,01*10-34 Дж*с). Полученное значение оказалось приблизительно равным табличному, что связано с погрешностями измерений. Построили график зависимости запирающего напряжения от 1/λ и рассчитали погрешность измерений (0,16%). 6 1. 2. 3. 4. Запишите вывод по цели работы. Укажите значения работы выхода и красной границы (с единицами измерения) для катода, используемого в Вашем варианте работы. Проанализируйте зависимость максимальной кинетической энергии Ек max от величины запирающего напряжения Uз. Сравните значение постоянной Планка hср, полученной в эксперименте, с табличным значением. Укажите величину погрешности.
