Фотоэлектрический эффект
Автор: Арсений Мазуров • Январь 14, 2026 • Лабораторная работа • 1,600 Слов (7 Страниц) • 18 Просмотры
Лабораторная работа (вариант 79)
Фотоэлектрический эффект
Цель работы: изучение явления внешнего фотоэлектрического эффекта на виртуальной лабораторной установке, экспериментальное подтверждение закономерностей внешнего фотоэффекта.
Теоретическая часть
Фотоэлектрическим эффектом называется испускание электронов веществом под действием света. Это явление было открыто 1887 году Г.Герцем.
На основании своих опытов Столетов пришел к следующим выводам:
1) наибольшее действие оказывают ультрафиолетовые лучи;
2) сила тока возрастает с увеличением освещенности;
3) испускаемые под действием света заряды имеют отрицательный знак.
В 1905г. Эйнштейн доказал, что все закономерности фотоэффекта легко объясняются, если предположить, что свет поглощается такими же порциями (квантами), какими он, по предположению Планка, испускается. Формула Эйнштейна:[pic 1][pic 2]
где - скорость фотоэлектронов зависит только от частоты света и работы выхода .Внешний фотоэффект возможен лишь при условии . Красная граница фотоэффекта , зависит только от величины работы выхода электрона, т.е. от химической природы металла и состояния его поверхности.[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]
Согласно современным квантовым предста-влениям, монохроматическую электромагнитную (световую) волну можно рассматривать как поток особых частиц – фотонов, энергия каждого из которых зависит от частоты (или от длины волны ) излучения:где – постоянная Планка; – скорость света в вакууме.[pic 14][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]
Описание экспериментальной установки
[pic 15]
Рис.2. Установка для исследования фотоэффекта
Установка для исследования фотоэффекта, изображенная на рис.2, состоит из вакуумной трубки 2, источника света 1, вольтметра 4, амперметра 5 и источника ЭДС 6. Световой поток 10 от источника 1 падает на электрод 8, покрытый исследуемым веществом. В результате с поверхности электрода вырываются фотоэлектроны 9. Если разность потенциалов между электродами 7 и 8 равна 0, то амперметр 5 фиксирует небольшой ток, обусловленный наличием у фотоэлектронов кинетической энергии. Если потенциал на электроде 7 меньше, чем на электроде 8 на некоторую величину, способную задержать свободные фотоэлектроны, то амперметр 5 будет показывать отсутствие тока. Величина задерживающего потенциала зависит от кинетической энергии фотоэлектронов. Зная эту величину и значение наиболее короткой длины волны в спектре светового источника 1 можно оценить работу выхода электронов из исследуемого вещества . Разность потенциалов между электродами 7 и 8, создаваемая источником ЭДС 6, контролируется вольтметром 4. Если потенциал на электроде 7 больше, чем на электроде 8, то амперметр 5 будет фиксировать величину фототока.[pic 16]
Значения работы выхода для некоторых материалов
материал | калий | литий | платина | рубидий | серебро | цезий | цинк |
[pic 17] | 2,2 | 2,3 | 6,3 | 2,1 | 4,7 | 2,0 | 4,0 |
Рабочие формулы
- –формула Эйнштейна[pic 18]
- –работа выхода электронов из исследуемого вещества,[pic 19]
где – работа выхода электронов из исследуемого вещества, - постоянная Планка, - скорость света в вакууме, - минимальная длина волны в спектре источника света, - заряд электрона, - величина задерживающего потенциала, при котором прекращается фототок.[pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25]
Экспериментальная часть
- Воспользуемся виртуальной установкой для исследования фотоэффекта. Установим расстояние до источника света и тип вещества.
Данные для проведения эксперимента:
...