ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА
Цель работы:
Экспериментальное определение работы выхода электрона из материала катода вакуумного элемента.
Методика выполнения работы
Схема установки, на которой выполняется работа, описана в работе 9.
По определению, энергия, излучаемая нитью накала с единицы площади поверхности за 1 с в интервале длин волн от λ до λ +∆λ. Равна:
dE = EλTdλ = AλT·ελT∙dλ. (10.1)
Очевидно, величина dE, деленная на энергию фотона hν, дает число фотонов, испускаемых нитью с единицы площади поверхности за 1 с с частотой ν. Тогда для величины фототока получаем следующее выражение:
(10.2)
где В – коэффициент пропорциональности, учитывающий лучепоглощательную способность нити, геометрию установки и т.д..
Так как в опыте hν 
kT, то для лучеиспускательной способности ελT справедлива формула
(10.3)
Подставляя ее в (10.2) получим
(10.4)
Здесь: 
- постоянная, 
- работа выхода электрона из фотокатода. Прологарифмировав (10.4), получим:
(10.5)
Как видим, величина 
линейно зависит от 
.
Отметим измерения для одной температуры накала нити индексом 1, а для другой – индексом 2 и получим на основании равенства (10.5) следующую рабочую формулу для определения работы выхода: 
(10.6)
Величина фототока измеряется непосредственно микроамперметром. Температура накала нити находится по формуле:
(10.7)
где Uн и Iн – показания вольтметра и амперметра в цепи лампы накаливания, С1 и С2 – константы, значения которых указаны на установке.
Порядок выполнения работы
1. Установить фотоэлемент на расстояние ℓ от лампы накаливания, указанное преподавателем.
2. Включить постоянное напряжение Uф и установить с помощью потенциометра определенное значение напряжения Uф.
3. С помощью реостата Rл подать на лампу наименьшее из напряжений Uн, указанных преподавателем. Записать это напряжение и соответствующее значение силы тока Iн.
4. Ключом К включить лампу накаливания и записать показания микроамперметра Iф.
5. Установить другое напряжение Uн и повторить измерения согласно п.п.3,4.
6. По формуле (10.7) вычислить температуру накала нити для обоих значений Uн.
7. По формуле (10.6) вычислить работу выхода и выразить ее в электронвольтах.
8. Полученные результаты занести в таблицу.
Таблица 10.1
| Номер опыта | Uн, В | Iн, А | Iф, А | Т, К | 
| 
| Lg 
| А, эВ |
9. Оценить погрешности измерений, используя формулы:
∆А = А·δА, (10.8)
где 
.
Контрольные вопросы
1. Что называется тепловым излучением?
2. Сформулируйте определения основных характеристик теплового излучения ( 
, 
, 
, 
)
3. Какое явление называется внешним фотоэффектом?
4. Сформулируйте экспериментальные законы внешнего фотоэффекта.
5. Объясните устройство и принцип действия вакуумного фотоэлемента.
6. Что такое сила света источника и световой поток? В каких единицах они измеряются?
7. Что такое работа выхода электрона?
8. Что такое красная граница фотоэффекта?
9. Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
