ĆWICZENIE NR.
36
Wydział:
Grupa:
2.1.
Zespół:
5
Data:
28.10.98
Nazwisko i imię:
ocena
Przygotowanie:
Temat ćwiczenia:
Zaliczenie:
Ćwiczenie polega na badaniu zjawiska fotoelektrycznego w którym padająca wiązka światła o odpowiedniej częstotliwości wybija elektrony z powierzchni metalu.
Zjawisko takie można zaobserwować budując układ postaci:
W fotokomórce wiązka światła powoduje emisję elektronów , co można zaobserwować na nanoamperomierzu.
W fotokomórce znajdują się fotokatoda i anoda , z czego fotokatoda emituje elektrony.
Po przyłożeniu do anody potencjału dodatniego i oświetleniu fotokatody , obserwujemy przepływ prądu. Zwiększając dodatni potencjał anody obserwujemy początkowo liniowy wzrost prądu do momentu gdy napięcie osiąga stan nasycenia , wtedy natężenie prądu nie ulega zmianie.
Pokazują to wykresy zależności napięcia od prądu dla dwóch różnych natężeń światła.
U
-1,12
-0,5
0
1
2
3
4
7
8
10
12
I [A]
0,14
0,28
0,58
0,91
1,21
1,45
1,65
2,05
2,2
2,25
-1,15
9
11
0,04
0,08
0,18
0,26
0,34
0,4
0,44
0,54
0,6
0,62
0,63
Jak widać na wykresach przyłożony potencjał ujemny powoduje w pewnym momencie zanik prądu. Potencjał ten nazywany jest potencjałem hamowania i oznaczany Vh .
Wybity z metalu elektron część energii zużywa na pracę wyjścia, a reszta zamienia się w energię kinetyczną. Natomiast maksymalna energia kinetyczna Emax jest równa pracy pola elektrycznego potrzebnej do całkowitego zahamowania elektronu w fotokomórce., a więc:
Emax = eVh e - ładunek elektryczny
Einstein zaproponował fotonową teorię zjawiska fotoelktrycznego, w której światło emitowane jest w postaci cząstek zwanych fotonami , z czego każdy posiada energię hn, gdzie h- stała Plancka , n- częstotliwość.
Można napisać zasadę zachowania energii.
hn = W + Emax W- praca wyjścia.
Po podstawieniu do ostatniej równości Emax = eVh otrzymujemy po odpowiednich przekształceniach zależność potencjału hamowania od częstotliwości.
Vh = h/e × n - W/e
Po wyznaczeniu kilkunastu charakterystycznych punktów otrzymujemy wykres:
l
n
Vh
410
7,3
1,3
420
...
bthd