От частоты света

На оптической скамье снова расположите источник света, набор светофильтров и фотоэлемент как можно ближе друг к другу. Установив тумблер на корпусе блока питания в положение «Задерживающее», для данного фильтра тщательно замерьте то минимальное напряжение, при котором фототок становится равным нулю. Измерения необходимо провести 2 раза для каждого светофильтра. Не забудьте записать длину волны l пропускания светофильтров, указанную на их оправе. Занесите полученные результаты в табл. 12.2 и используйте при построении графика зависимости величины модуля запирающего напряжения от частоты света êU_зú =f(n).

Таблица 12.2

Анализ и обработка результатов измерений

1. По данным, полученным в ходе выполнения задания 1:

· постройте график зависимости i(U) (вольтамперную характеристику) и определите по нему i₀, i_н и U_з;

· определите максимальные значения кинетической энергии W_max и скорости u_max выбитых электронов, используя равенство (12.1);

· определите количество электронов, выбиваемых светом из катода за одну секунду (см. выражение (12.7)).

2. По данным, полученным в ходе выполнения задания 2:

· заполните все ячейки табл. 12.2, вычислив частоту по длине волны, а также среднее значение запирающего напряжения;

· постройте график зависимости áU_зñ = f(n) и определите по нему граничную частоту n₀ и угловой коэффициент DU_з/Dn;

· вычислите значение постоянной Планка h_эксп. = (DU_з/Dn)×е;

· вычислите красную границу l₀ фотоэффекта для данного фотоэлемента, а также работу выхода электронов из катода фотоэлемента, используя экспериментальное значение постоянной Планка h_эксп.

· Полученные значения сравните с табличными (см. табл. П1 и П10, сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определения: фотоэффекта, работы выхода электронов, красной границы фотоэффекта, энергии фотона. Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и объясните его смысл. Письменный ответ на этот вопрос необходимо включить в отчёт.

2. Назовите составные части лабораторной установки и их назначение.

3. Какие величины измеряются в данной работе непосредственно? Какие вычисляются?

4. Какие существуют виды фотоэффекта? Какой фотоэффект изучается в данной работе?

5. Расскажите устройство и принцип действия фотоэлемента. Изобразите вольтамперную характеристику фотоэлемента. Объясните, почему она имеет такой вид.

6. Изобразите на одном графике две вольтамперные характеристики при разных расстояниях от лампы до фотоэлемента.

7. Объясните, за счёт чего при одном и том же напряжении на фотоэлементе фототок может быть разным.

8. Изменение какой величины, определяющей энергию света в (12.5), приведёт к увеличению числа выбитых электронов? Изменится ли при этом фототок?

9. Запишите уравнение (12.6). Какие из величин в этих уравнениях для данного фотоэлемента могут меняться в зависимости от условий опыта?

10. Выведите уравнение, описывающее график зависимости êU_зú = f (n).

11. Изобразите график зависимости êU_зú = f (n). Как с помощью него можно определить красную границу фотоэффекта для данного фотоэлемента и постоянную Планка?

12. Какие из экспериментальных закономерностей внешнего фотоэффекта можно объяснить, используя квантовые представления о свете?