Ознакомьтесь с конспектом лекций и учебником (Савельев, т.3, §9). Запустите программу. Выберите «Квантовая физика» и «Фотоэффект». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения. Необходимое запишите в свой конспект. (Если вы забыли, как работать с системой компьютерного моделирования, прочитайте ВВЕДЕНИЕ стр.5 еще раз).
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
* Знакомство с квантовой моделью внешнего фотоэффекта.
* Экспериментальное подтверждение закономерностей внешнего фотоэффекта.
* Экспериментальное определение красной границы фотоэффекта, работы выхода фотокатода и постоянной Планка.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:
Фотоны это частицы (кванты), поток которых является одной из моделей электромагнитного излучения (ЭМИ).
ЭНЕРГИЯ ФОТОНА ЕФ = hn,
- частота излучения, h - постоянная Планка, h = 6.6210-34 Джс).
Энергия часто измеряется во внесистемных единицах «электрон-вольтах».
1 эВ = 1.6·10-19 Дж.
Масса фотона связана с его энергией соотношением Эйнштейна
ЕФ = mФc2, отсюда mФ =
ИМПУЛЬС ФОТОНА p = mФ c = где l - длина волны ЭМИ.
ВНЕШНИЙ Фотоэффект есть явление вылета электронов из вещества (металла, фотокатода) при его облучении электромагнитным излучением (ЭМИ), например, светом. Вылетевшие электроны называются фотоэлектронами. Далее для краткости указанное явление будем называть просто фотоэффектом.
Кинетическая энергия электрона внутри вещества увеличивается на h, но при вылете фотоэлектрона из вещества им совершается работа АВЫХ (работа выхода) против сил электростатического притяжения к металлу. У фотоэлектрона сообщенная ему фотоном порция энергии уменьшается на величину, равную работе выхода из металла (фотокатода), а оставшаяся часть имеет вид кинетической энергии фотоэлектрона вне металла (фотокатода):
= h - АВЫХ .
Это соотношение называют формулой (законом) Эйнштейна для фотоэффекта.
Красная граница фотоэффекта есть минимальная частота ЭМИ, при которой еще наблюдается фотоэффект, т.е. для которой энергия фотона равна работе выхода hКР= АВЫХ.
Запирающим (задерживающим) напряжением называется минимальное тормозящее напряжение между анодом вакуумной лампы (фотоэлемента) и фотокатодом, при котором отсутствует ток в цепи этой лампы, т.е. фотоэлектроны не долетают до анода. При таком напряжении кинетическая энергия электронов у катода равна потенциальной энергии электронов у анода, откуда следует выражение:
UЗАП = ,
где е - заряд электрона.
МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ
Внимательно рассмотрите рисунок и зарисуйте необходимое в свой конспект лабораторной работы.
Зацепите мышью движок реостата регулятора интенсивности (мощности) облучения фотокатода и установите его на максимум.
Аналогичным образом установите нулевое напряжение между анодом и фотокатодом и минимальную длину волны ЭМИ. Наблюдайте движение электронов в фотоэлементе, изменяя напряжение до запирания фототока.