Необходимо знать, что фотоэффектом называется испускание электронов под действием света. Фотоэффект изучался А.Г.Столетовым и другими на установках, принципиальное устройство которых изображено на рис 1. Свет, проникающий через окошко Ф, освещает катод К, изготовленный из исследуемого материала. Электроны, испущенные в процессе фотоэффекта перемещаются под действием электрического поля к аноду А. В результате в цепи протекает фототок, измеряемый гальванометр Г.
Полученная на таком приборе вольт-амперная характеристика (т.е. кривая зависимости фототока I от напряжения между электродами) приведена на рис 2. Характеристика снимается при неизменном потоке света Ф. Из этой кривой следует, что при некотором не очень большом напряжении фототок достигает насыщения - все электроны, испущенные катодом, попадают на анод. Следовательно, сила тока насыщения In определяется количеством электронов в единицу времени под действием света. Пологий ход кривой указывает на то, что электроны вылетают из катода с различными по величине скоростями. Доля электронов обладает скоростями, достаточными для того, чтобы долететь до анода «самостоятельно» при U=0
|
Для обращения силы тока в нуль нужно приложить задерживающее напряжение U3. При таком напряжении ни одному из электронов, даже обладающих при вылете из катода наибольшими скоростями Vm, не удается преодолеть задерживающее поле и достигнуть анода. Из этого следует уравнение
(1)
где m - масса электрона. Таким образом, измерив задерживающее напряжение U3, можно определить значение скорости наиболее быстрых фотоэлектронов.
Необходимо знать, что свойства внешнего фотоэффекта объясняются уравнением А.Эйнштейна
(2)
где h- постоянная Планка,W- частота фотона, А - работа выхода электрона из исследуемого материала.
С учетом (I) формулу (2) можно записать в виде HW=hv=A+eU3 (3)
Из формулы (3) следует, что U3 зависит от частоты света, падающего на фотоэлемент. Поэтому, если измерить зависимость задерживающей разности потенциалов U3 зависит от частоты V
U3=f(v)
|
то из графика этой зависимости можно определить постоянную Планка и работу выхода электрона.
Действительно, уравнение (3) можно представить в виде уравнения прямой. 
(рис.3).Величина 
равна тангенсу угла наклона этой прямой, а 
- отрезку на оси 
, отсекаемому прямой. В данной работе для изучения внешнего фотоэффекта используется установка, принципиальная схема которой представлена на рис.4. Здесь ИС – источник света, БФ – блок светофильтров, ФЭ – фотоэлемент, 
-
многопредельный микроамперметр о внешним шунтом, 
- вольтметр для измерения напряжений в диапазоне 0...100 В, 
- вольтметр для измерения напряжений в диапазоне 0…1В, БП - блок питания, ПК -переключатель напряжения: I - прямое, 2 - обратное напряжение.
|
Рис 4
