Išorinio fotoefekto dėsnių tyrimas ir skaičiavimai

6.1. IŠORINIO FOTOEFEKTO DĖSNIŲ TYRIMAS Darbo užduotis. Ištirti vakuuminio fotoelemento voltamperinę ir šviesinę charakteristikas. Išmoktini klausimai. Išorinis fotoefektas. Elektronų išlaisvinimo darbas. Fotono energija. Išorinio fotoefekto Einšteino lygtis. Teorinė dalis. Elektronų spinduliavimas iš kietųjų kūnų (metalų, puslaidininkių, dielektrikų) ir skysčių, absorbavus jiems elektromagnetinių bangų energiją, vadinamas išoriniu fotoefektu. Metalo atomų valentinius elektronus kristale galima laikyti esančiais potencinės energijos duobėje (6.1 pav.), kai laikoma, jog be galo toli nuo metalo nutolusio elektrono energija yra lygi nuliui. Ši energija atitinka vadinamąjį vakuumo lygmenį. Tada metale esančių elektronų potencinė energija yra neigiama. 0K temperatūroje jie užima visus žemiausius leistinus energijos lygmenis, žinoma, kai kartu galioja Paulio draudimo principas. Aukščiausias metalo elektronų lygmuo 0K temperatūroje vadinamas Fermio lygmeniu. Fermio lygmens ir valentinės juostos dugno energijų skirtumas WF vadinamas Fermio energija. Šis dydis visuomet yra teigiamas. Elektrono išlaisvinimo darbas A (6.1 pav.) lygus vakuumo (nulinės energijos) ir Fermio lygmenų skirtumui. Jis priklauso nuo metalo rūšies ir paviršiaus būsenos (defektų, priemaišų). Fermio lygmens energiją turintis elektronas, sugėręs fotoną, kurio energija h didesnė už elektrono išlaisvinimo darbą, išlekia, turėdamas didžiausią kinetinę energiją (6.1 pav.): Wm = h - A. (6.5) Ši lygtis vadinama Einšteino lygtimi išoriniam fotoefektui. Ji išreiškia energijos virsmų ir tvermės dėsnį. Jei h energijos fotoną sugeria elektronas, esantis žemiau Fermio lygmens, tada išlėkęs elektronas turi kinetinę energiją, mažesnę už Wm. Kai sugerto fotono energija h . Matavimų rezultatus įrašome į lentelę. 6.2 lentelė Soties fotosrovės stiprumą atitinkanti įtampa Us, V Atstumas tarp šviesos šaltinio ir fotoelemento r, m 1/r2, 1/m2*10-3 Is’, A Is”, A , A 70 30 1,11 63 64 63,5 40 0,63 32 32 32 50 0,40 19 18 18,5 60 0,28 13 12 12,5 70 0,20 9 9 9 80 0,16 7 7 7 90 0,12 6 6 6 100 0,10 5 5 5 Nubrėžiame = f(1/r2) grafiką. Pastaba: Jei lemputės siūlelio matmenys daug mažesni už r, šviesos šaltinį galima laikyti taškiniu, ir tada fotokatodo apšviestumas proporcingas 1/r2. Baigę matavimus, anodo įtampą sumažinę iki nulio, išjungiame maitinimo bloką. 3. Soties fotosrovės stiprumo priklausomybės nuo apšvietimo patikrinimas. Soties fotosrovės stiprumas yra tiesiogiai proporcingas katodo apšviestumui, todėl soties fotosrovės stiprumas atvirkščiai proporcingas šviesos šaltinio atstumo kvadratui: = k/r2. (6.7) Čia k - proporcingumo koeficientas. Esant soties fotosrovės stiprumams

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!