ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Цель работы:
1. изучить внешний фотоэффект;
2. построить вольтамперную характеристику фото-
элемента;
3. экспериментально определить значение задержи-
вающего потенциала;
4. определить постоянную Планка.
Приборы и принадлежности: устройство измеритель-
ное, объект исследования ФПК10.01.03.00.00
Теоретическое введение
Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффек-
том) называется испускание электронов веществом под дей-
ствием электромагнитного излучения. Сущность этого явле-
ния объясняется квантовой теорией излучения. Согласно
Эйнштейну, свет не только излучается, но и распространяет-
ся в пространстве и поглощается веществом в виде отдельных
порций энергии - квантов электромагнитного излучения - фо-
тонов. Для монохроматического излучения с частотой ν все
фотоны обладают одинаковой энергией
ε
= h
ν
, (h - постоянная Планка)
С квантовой точки зрения при падении света на поверх-
ность металла происходит столкновение фотона с электроном
металла. Энергия фотона передается электрону и фотон пре-
кращает существование. Эта энергия идет на то, чтобы вы-
рвать электрон из металла и сообщить электрону кинетиче-
скую энергию. Энергетический баланс этого взаимодействия
для фотоэлектронов (в соответствии с законом сохранения
энергии) описывается уравнением Эйнштейна для внешнего
фотоэффекта:
2
2
max
mV
Ah +=
ν
(1)
где
А – работа выхода электрона из металла - минимальное
значение энергии, необходимое для выбивания электрона из
металла;
mV
max
2
2
- максимальная кинетическая энергия электрона по-
сле выхода из металла;
m – масса электрона
Уравнение (1) позволяет объяснить все основные зако-
ны внешнего фотоэффекта (законы Столетова):
1.
Максимальная начальная скорость фотоэлектронов опре-
деляется частотой света и не зависит от его интенсивно-
сти.
2.
Для каждого вещества существует красная граница фото-
эффекта, т.е. минимальная частота света, при которой еще
возможен внешний фотоэффект (
ν
0
зависит от химической
природы вещества и состояния поверхности).
3.
Число фотоэлектронов, вылетающих в единицу времени с
поверхности при фиксированной частоте света, пропор-
ционально интенсивности света (сила фототока насыще-
ния пропорциональна освещенности катода).
Рис.1
e
e
e
К А
-+
V
µA
R
--
++
Б
1
Б
2
Цель работы: где А – работа выхода электрона из металла - минимальное
1. изучить внешний фотоэффект; значение энергии, необходимое для выбивания электрона из
2. построить вольтамперную характеристику фото- металла;
элемента; 2
mVmax
3. экспериментально определить значение задержи- - максимальная кинетическая энергия электрона по-
вающего потенциала; 2
4. определить постоянную Планка. сле выхода из металла; m – масса электрона
Приборы и принадлежности: устройство измеритель- Уравнение (1) позволяет объяснить все основные зако-
ное, объект исследования ФПК10.01.03.00.00 ны внешнего фотоэффекта (законы Столетова):
1. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов опре-
Теоретическое введение
деляется частотой света и не зависит от его интенсивно-
Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффек-
сти.
том) называется испускание электронов веществом под дей-
ствием электромагнитного излучения. Сущность этого явле- 2. Для каждого вещества существует красная граница фото-
ния объясняется квантовой теорией излучения. Согласно эффекта, т.е. минимальная частота света, при которой еще
Эйнштейну, свет не только излучается, но и распространяет- возможен внешний фотоэффект (ν0 зависит от химической
ся в пространстве и поглощается веществом в виде отдельных природы вещества и состояния поверхности).
порций энергии - квантов электромагнитного излучения - фо- 3. Число фотоэлектронов, вылетающих в единицу времени с
тонов. Для монохроматического излучения с частотой ν все поверхности при фиксированной частоте света, пропор-
фотоны обладают одинаковой энергией ционально интенсивности света (сила фототока насыще-
ε = hν, (h - постоянная Планка) ния пропорциональна освещенности катода).
С квантовой точки зрения при падении света на поверх- Рис.1
ность металла происходит столкновение фотона с электроном
металла. Энергия фотона передается электрону и фотон пре-
кращает существование. Эта энергия идет на то, чтобы вы-
рвать электрон из металла и сообщить электрону кинетиче- К e А
e
скую энергию. Энергетический баланс этого взаимодействия - e + µA
для фотоэлектронов (в соответствии с законом сохранения V
энергии) описывается уравнением Эйнштейна для внешнего
R
фотоэффекта:
2
mV max
hν = A + (1) - + + -
2 Б1 Б2
