Отчет по практике: Отчет к лабораторной работе 6. 2 по дисциплине Физика Изучение законов внешнего фотоэффекта

Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образованияИркутский национальный исследовательский технический университет

Институт информационных технологий и анализа данных

наименование института

Кафедра вычислительной техники

наименование кафедры

Отчет

к лабораторной работе №6.2 по дисциплине «Физика» «Изучение законов внешнего фотоэффекта»

наименование темы Вариант №56

Выполнил студент		ЭВМб-19-1
		шифр		подпись		Фамилия И.О.
Проверил
		должность		подпись		Фамилия И.О.
Работа защищена с оценкой

Цель работы:Изучение явления внешнего фотоэлектрического эффекта на виртуальной лабораторной установке

, экспериментальное подтверждение закономерностей внешнего фотоэффекта.
Контрольные вопросы

1. Что такое фотон?

ФОТО́Н - Частица света, квант электромагнитного поля (одна из нейтральных элементарных частиц с нулевой массой).
2. Как определяется энергия фотона?

Энергия фотона находится по формуле:
,

где h – постоянная Планка, приблизительно равная

– частота электромагнитных колебаний.
3. Формула, связывающая энергию фотона и его массу.

Энергия фотона связана с его импульсом следующей формулой:
,

где – инертная масса фотона, c – скорость света, равная .
4. Формула, связывающая энергию фотона с его импульсом.

Энергия фотона связана с его импульсом следующей формулой:
,

где – масса покоя фотона, - импульс фотона.
5. Дайте формулировку явления внешнего фотоэффекта.

Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. 

Внешний фотоэффект наблюдается в твёрдых телах (металлах, полупроводниках, диэлектриках), а также в газах на отдельных атомах и молекулах

6. Что происходит с фотоном, падающим на границу металла?

Фотон, падающий на границу металла, поглощается свободным электроном, отдавая ему всю свою энергию.
7. Что происходит со свободным электроном металла, после его взаимодействия с фотоном?

Кинетическая энергия электрона внутри вещества увеличивается на энергию фотона , но при вылете фотоэлектрона из вещества им совершается работа выхода

против сил электростатического притяжения к металлу. Таким образом, сообщённая электрону фотоном дополнительная энергия уменьшается на величину, равную работе выхода из металла (фотокатода), а оставшаяся часть имеет вид кинетической энергии фотоэлектрона вне металла (фотокатода).8. Что такое работа выхода?Работа выхода — энергия (обычно измеряемой в электрон-вольтах), которую необходимо сообщить электрону для его «непосредственного» удаления из объёма твёрдого тела. 9. Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.где – скорость фотоэлектрона, – работа выхода.10. Дайте определение красной границы фотоэффекта.Красная граница фотоэффекта – это минимальная частота или максимальная длина волны света излучения, при которой ещё возможен внешний фотоэффект.11. Что такое фотоэлемент?Фотоэлемент - электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию.12. Почему катод фотоэлемента называют фотокатодом?Фотокатод - отрицательно заряженный электрод (катод) в светочувствительных устройствах, работающих с использованием внешнего фотоэффекта.Катод фотоэлемента называют фотокатодом, поскольку он облучается светом (электромагнитным излучением определенного диапазона длин волн) и на нем наблюдается фотоэффект.13. Что такое запирающее напряжение для данного фотокатода?Запирающее (задерживающее) напряжение - минимальное тормозящее напряжение между анодом вакуумной лампы (фотоэлемента) и фотокатодом, при котором отсутствует ток в цепи этой лампы, то есть фотоэлектроны не долетают до анода. При таком напряжении кинетическая энергия электронов у катода равна потенциальной энергии электронов у анода, откуда следует выражение: ,где –

запирающее (задерживающее) напряжение, – максимальнаяскорость фотоэлектрона, e – заряд электрона, приблизительно равный 14. Как движется фотоэлектрон в фотоэлементе, если потенциал анода ниже (или выше) потенциала фотокатода?При потенциале анода ниже потенциала фотокатода фотоэлектрон тормозится электрическим полем и может возвратиться на фотокатод.При потенциале анода выше потенциала фотокатода фотоэлектрон ускоряется электрическим полем, попадает на анод и поглощается им.Оформление результатов наблюдений – расстояние от источника света до фотокатода. - минимальная длина волны источника света.Работа выхода электронов из металла

Металл	А, Дж	А, эВ
Платина	10*10-19	6,3
Серебро	7,5*10-19	4,7
Цинк	6,4*10-19	4,0
Литий	3,7*10-19	2,3
Калий	3,5*10-19	2,2
Рубидий	3,4*10-19	2,1
Цезий	3,2*10-19	2,0

1) Первое вещество (№3)

№ п/п	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Потенц. U, В		-2,0	-1,5	-1,0	-0,5	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
Фототок I, мА	0	0	0,042	0,1	0,158	0,221	0,286	0,349	0,411	0,473	0,535	0,596	0,596

– Запирающее напряжение.- Напряжение, при котором фототок принимает максимальное значение. (3-е вещество – рубидий.)График зависимости I(U) – Вещество №32) Второе вещество (№1)

№ п/п	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Потенц. U, В		-2,0	-1,5	-1,0	-0,5	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
Фототок I, мА	0	0	0,023	0,089	0,156	0,217	0,276	0,341	0,406	0,47	0,533	0,596	0,596

– Запирающее напряжение.- Напряжение, при котором фототок принимает максимальное значение. (1-е вещество – Калий.)График зависимости I(U) – Вещество №1Вывод по работе:Полученные графики совпадают с теоретическим графиком с некоторой погрешностью.Из данных графиков, показывающих зависимость фототока I от напряжения U_зап, видно, что:1. При U = 0 фототок не исчезает