cw.91 - Badanie zewnętrznego zjawiska fotoelektrycznego.doc

CEL ĆWICZENIA:

Wyznaczenie prądowo – napięciowej charakterystyki fotokomórki dla kilku wartości strumienia padającego na fotokatodę, sprawdzenie liniowej zależności prądu fotoelektrycznego od wartości strumienia promieniowania padającego na fotokatodę, wyznaczenie czerwonej granicy fotoefektu i pracy wyjścia elektronu z fotokatody oraz wyznaczenie stałej Plancka.

WSTĘP:

Zjawiskiem fotoelektrycznym zewnętrznym nazywamy uwalnianie elektronów z powierzchni substancji pod wpływem padającego na nią światła. Po oświetleniu katody światłem o częstotliwości f większej niż pewna, charakterystyczna dla danego materiału wartość graniczna fgr, w układzie popłynie prąd elektryczny (tzw. fotoprąd). Pojawienie się fotoprądu wywołane jest emisją elektronów z powierzchni katody. Aby  elektron mógł opuścić metal należy dostarczyć mu pewną minimalną wartość energii, którą nazywamy pracą wyjścia. W tym przypadku energię tę elektron uzyskuje w wyniku absorpcji energii fali elektromagnetycznej, przez co uzyskuje on energię E=hf. Jeżeli energia ta była mniejsza niż praca wyjścia W, to elektron nie może opuścić katody i w układzie nie popłynie prąd, mimo oświetlenia katody. Przy stałym oświetleniu katody, wzrost różnicy potencjałów U pomiędzy katodą a anodą powoduje początkowo wzrost wartości fotoprądu, a następnie wartość fotoprądu ulega nasyceniu. W zakresie nasycenia wartość fotoprądu jest wprost proporcjonalna do oświetlenia powierzchni i nie zależy od innych parametrów.

Zjawisko fotoelektryczne opisuje równanie Einsteina:

hf = W + Ek

gdzie Ek = hfgr= hc/lgr jest energią kinetyczną elektronu.

WYKAZ PRZYRZĄDÓW :

W podpunkcie 1 i 2 ćwiczenia:

·           mikroamperomierz LM-3  kl. 0,5

·           woltomierz LM-3  kl. 0,5

·           zasilacz ZT-980-1M

·           zasilacz I25-5/71

W podpunkcie 3 i 4 ćwiczenia:

·      monochromator SPEKOL

·      mikroamperomierz V616  kl. 2

·      woltomierz LM-3  kl. 0,5

·      zasilacz ZS 11

PRZEBIEG ĆWICZENIA :

1. Badanie zależności natężenia prądu fotoelektrycznego od oświetlenia fotokatody.

Z różniczki zupełnej:

np. DR=2/(0,2)3×0,001=0,25 [1/m2]

   ,          

np. DI=15×0,5%/100%=0,075 [mA]

       dI=0,5%×15/7=1,07 [%]

DI – błąd bezwzględny pomiaru prądu

dI – błąd względny pomiaru prądu

kl – klasa miernika

Z – zakres miernika (15mA)

Dr = 1 [mm]