ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Для изучения фотоэффекта обычно используют уст-
ройство, принципиальная схема которого представлена на
рис.I.
Вакуумная трубка содержит катод
К из исследуемого металла
и анод
А. Напряжение между К и А регулируется потенцио-
метром
R и измеряется вольтметром V. Две батареи Б
1
и Б
2
,
включенные “навстречу друг другу”, позволяют изменять с
помощью
R не только абсолютную величину, но и знак U
(ускоряющее и задерживающее напряжения). Фототок изме-
ряется микроампер метром и возникает при освещении катода
монохроматическим светом через кварцевое окошко труб-
ки.
На рис.2 приведены кривые зависимости силы фотото-
ка
I от напряжения U (вольт-амперные характеристики фото-
эффекта), соответствующие двум различным освещенностям
катода
Е
1
и Е
2
. Частота света в обоих случаях одинакова.
Существование фототока в области отрицательных на-
пряжений от
0 до -U
0
свидетельствует о том, что фотоэлек-
троны, выбитые из катода, обладают начальной кинетической
энергией. За счет уменьшения этой энергии электроны могут
совершать работу против сил задерживающего электрическо-
го поля и достигать анода. Для того чтобы
I = 0, необходимо
приложить задерживающее напряжение
U
0
(задерживающий
потенциал). При U = U
0
ни один электрон не может преодо-
леть задерживающее поле и достичь анода. Очевидно, что
mV
eU
max
2
0
2
=
, (2)
где e и m - заряд и масса электрона.
И так, при
U
≤
-U
0
фототок I = 0. Измерив эксперимен-
тально
U
0
,
можно определить максимальные значения скоро-
сти и энергии фотоэлектронов. При возрастании
U
фототок
постепенно растет и достигает насыщения
I
нас
, т.е. все элек-
троны, выбитые из катода, достигают анода.
Если в уравнение (1) подставить (2), получим:
0
eUAh
+
=
υ
(3)
Из (3) следует, что
U
0
зависит от частоты света, па-
дающего на фотоэлемент. Поэтому, если измерить зависи-
мость задерживающего потенциала
U=f(
υ
) от частоты
υ
, то из
графика этой зависимости можно определить постоянную
Планка и работу выхода
А электрона. Действительно, уравне-
ние (3) можно переписать в виде уравнения прямой:
e
A
e
h
U −=
υ
0
(4)
Величина
e
h
равна тангенсу угла наклона этой прямой,
а
e
A
отрезку на оси U
0
, отсекаемому прямой от начала коор-
динат (рис.3.)
-U
0
J
нас2
J
нас1
Е
2
Е
Е
2
>E
1
Рис.2
J
напряжение напряжение
тормозящее
0
ускоряющее
U
Для изучения фотоэффекта обычно используют уст- го поля и достигать анода. Для того чтобы I = 0, необходимо
ройство, принципиальная схема которого представлена на приложить задерживающее напряжение U0 (задерживающий
рис.I. потенциал). При U = U0 ни один электрон не может преодо-
Вакуумная трубка содержит катод К из исследуемого металла леть задерживающее поле и достичь анода. Очевидно, что
и анод А. Напряжение между К и А регулируется потенцио- 2
mVmax
метром R и измеряется вольтметром V. Две батареи Б1 и Б2, = eU 0 , (2)
включенные “навстречу друг другу”, позволяют изменять с 2
помощью R не только абсолютную величину, но и знак U где e и m - заряд и масса электрона.
(ускоряющее и задерживающее напряжения). Фототок изме- И так, при U ≤ -U0 фототок I = 0. Измерив эксперимен-
ряется микроампер метром и возникает при освещении катода тально U0, можно определить максимальные значения скоро-
монохроматическим светом через кварцевое окошко труб- сти и энергии фотоэлектронов. При возрастании U фототок
ки. постепенно растет и достигает насыщения Iнас, т.е. все элек-
На рис.2 приведены кривые зависимости силы фотото- троны, выбитые из катода, достигают анода.
ка I от напряжения U (вольт-амперные характеристики фото- Если в уравнение (1) подставить (2), получим:
эффекта), соответствующие двум различным освещенностям
катода Е1 и Е2. Частота света в обоих случаях одинакова. hυ = A + eU 0 (3)
Из (3) следует, что U0 зависит от частоты света, па-
J дающего на фотоэлемент. Поэтому, если измерить зависи-
Е2 мость задерживающего потенциала U=f(υ) от частоты υ, то из
J нас2 графика этой зависимости можно определить постоянную
Е 2> E 1 Планка и работу выхода А электрона. Действительно, уравне-
J нас1 ние (3) можно переписать в виде уравнения прямой:
Е
hυ A
U0 = − (4)
e e
-U 0
тормозящее 0 ускоряющее U h
Величина равна тангенсу угла наклона этой прямой,
напряжение напряжение e
Рис.2 A
а отрезку на оси U0 , отсекаемому прямой от начала коор-
e
Существование фототока в области отрицательных на-
динат (рис.3.)
пряжений от 0 до -U0 свидетельствует о том, что фотоэлек-
троны, выбитые из катода, обладают начальной кинетической
энергией. За счет уменьшения этой энергии электроны могут
совершать работу против сил задерживающего электрическо-
