Задание 2. Проверка формулы Эйнштейна

(для различных длин волн)

1. Включить фотоэлемент в обратном направлении.

2. Установить синий светофильтр.

3. Передвинуть источник света в ближнее к фотоэлементу положение.

4. При нулевом напряжении на фотоэлементе установить максимальный накал лампы так, чтобы стрелка миллиамперметра, регистрирующего фототок, отклонилась примерно на половину шкалы.

5. Увеличивать напряжение на фотоэлементе до тех пор, пока фототок не станет равным нулю. Зафиксировать это (Из) напряжение и занести его в табл. 2.2.

6. Повторить пункты 4, 5 измерения с другими светофильтрами.

Рассчитать верхние частоты n_в пропускания светофильтров, исходя из граничных длин волн l_гр, указанных на светофильтрах, используя соотношение n_в= с/l_гр.

Нанести экспериментальные точки на график в координатах U₃, n_в. Убедиться в наличии линейной зависимости. Определить постоянную Планка h и работу выхода А.

Обработка результатов измерений

Чтобы воспользоваться графическим методом нахождения неизвестных величин, мы преобразовали выражение (2.5), разделив левую и правую части уравнения на е, и получили линейное уравнение:

(2.6)

Сравним выражение (2.6) уравнение прямой:

у = кх – в. (2.7)

k – угловой коэффициент

(x)~v – независимая переменная

Известно, что график (2.7) представляет прямую линию. Выбрав удобный масштаб для n и U₃, построим зависимость U₃ = f(n) по экспериментальным точкам и получим прямую линию. Продолжив ее до пересечения с осью у, получим отсекаемый отрезок, равный . Отсюда найдем А – работу выхода электрона из фотокатода, а затем по : найдем h – постоянную Планка (рис. 2.3).

График зависимости задерживающего потенциала (U_з)

от частоты подающего света v.

U₂

α ∆v

n₁ n₂ n

K= tgα

из графика

tgα=

Рис. 2.3

Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность явления внешнего фотоэффекта?

2. Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта.

3. Объясните принцип работы фотоэлемента с внешним фотоэффектом.

4. Как объяснить фототок насыщения и как его увеличить?

5. Объясните причину различия вольт-амперных характеристик в прямом направлении для разных световых потоков.

6. Что такое «красная граница» фотоэффекта? Чем обусловлено ее наличие и положение на шкале длин волн?

7. Объясните метод определения постоянной Планка и работы выхода электрона из фотокатода.

8. Оценить относительную ошибку в определении h - постоянной Планка (Сравнить с h теоретической).

Список литературы

1. Детлаф, А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. – М.: Высшая школа, 1989.

2. Ландсберг, Г.С. Оптика / Г.С. Ландсберг. – М.: Наука, 1976.

3. Савельев, И.В. Курс физики. Т. 3. Квантовая оптика / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1989. – 301 с.