Лабораторная работа по теме: «Измерение работы выхода электрона при фотоэлектрическом эффекте» - Световые кванты - Квантовая физика

Цель: приобретение опыта проведения экспериментальных исследований с применением фотоэлектронных приборов для измерения слабых токов

Ход урока

При нормальном режиме работы катод фотоэлемента соединяется с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения, анод - с положительным полюсом источника. Если нет освещения сила тока в цепи фотоэлемента равна нулю, так как между катодом и анодом вакуум. При освещении катода с длиной волны короче красной границы фотоэффекта в цепи возникает электрический ток.

Максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов можно измерить, применив метод задерживающего потенциала. Катод фотоэлемента соединяют с положительным полюсом регулируемого источника постоянного напряжения, анод - с отрицательным полюсом. К фотоэлементу подключают гальванометр. При освещении катода в цепи фотоэлемента протекает электрический ток, так как часть освобожденных с катода фотоэлектронов попадает на анод. При плавном увеличении напряжения между катодом и анодом с помощью потенциометра сила тока в цепи фотоэлемента постоянно убывает, т. к. электрическое поле при обратном подключении фотоэлемента к источнику напряжения препятствует движению электронов от катода к аноду. Минимальное значение напряжения, прекращающего ток в цепи фотоэлемента, называется запирающим напряжением. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна работе сил эл. поля.

Ход работы

1. Соберите электрическую цепь по схеме (рис. 94). Установите с помощью потенциометра напряжение на фотоэлементе равным нулю. Направьте на фотоэлемент солнечный свет или свет от электрической лампы. Гальванометр в цепи обнаружит электрический ток.

2. Установите в окошке перед фотоэлементом синий светофильтр. Направьте свет через светофильтр на фотоэлемент. Постепенно увеличивая запирающее напряжение, определите значение запирающего напряжения U, при котором сила тока в цепи фотоэлемента становится равным нулю.

3. По измеренному значению запирающего напряжения U, частота света d = 7,15 · 10¹⁴ c^-1, пропускаемого синим светофильтром и известным значением постоянной Планка h = 6,6 · 10^-34 Дж·с и заряда электрона е = 1,6 · 10^-19 Кл. Вычислите работу выхода А электронов с поверхности катода фотоэлемента. Выразите значение работы выхода в джоулях и электронвольтах. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

v, c-1	U1, B	А, Дж	А, эВ

Домашнее задание

Р - 1108, Р - 1109.