Вакуумдық фотоэлементтің вольтамперлік сипаттамасын анықтау

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Жұмыстың мақсаты:

Вакуумдық фотоэлементтің вольтамперлік сипаттамасын анықтау.

Жұмысты орындау тәртібі:

1-тапсырыс. Вакуумдық фотоэлементтің вольтамперлік сипаттамасын анықтау;

1. K ауыстырып қосқышты I - жағдайға қоямыз. Т ₁ тумблері арқылы Ш шамын тізбекке қосамыз;

2. Р реостат арқылы шамды максимал қызуына қоямыз (фотоэлементке максимал жарық ағыны Ф ₁ түседі) ;

3. Потенциометр арқылы кернеуді U = 0 қоямыз. Микроамперметрмен фототок күшін өлшейміз;

$Описание: Z:\books\На проверку (актуализация)\физики\Физика 2\Физика 2\Kontr\lab_64\lab_641.jpg$

1. 1 сурет - Негізгі сұлба

4. Потенциометр арқылы кернеуді I вольтқа көтере отырып, фототок күшінің мәнін 1-кестеге жазамыз;

5. Потенциометрдің жылжыма тұтқасын жылжыту арқылы кернеуді U=0 қоямыз;

2 -тапсырыс. К ауыстырып қосқышты II-жағдайға қоямыз;

6. Фотоэлементтегі теріс кернеуді көбейтіп фототок I = 0 кезіндегі тежеуші кернеуді U _т анықтап, мәнін теріс таңбасымен 1-кестеге жазамыз;

7. Р реостат арқылы жарық ағынын кемітіп, Ф ₂ , Ф ₃ жарық ағындары мәніне сәйкес тәжірибені (2-6 пункт бойынша) қайталаймыз;

8. Кестеде берілгенге сүйене отырып фототок күшінің I кернеуге U тәуелдігінің графигін саламыз;

1. 1 - кесте - Вольтамперлік сипаттама

Ф ₁

0, 9

3, 7

4, 4

5, 5

7, 9

9, 8

11, 3

12, 3

13, 9

15, 3

18, 3

22, 1

26, 6

0, 1

6, 5

7, 5

12, 5

14, 5

16, 5

18, 4

Ф1: Ф ₂

U: U

0, 9: 0, 9

0: 0

3, 7: 3

4, 4: 6

5, 5: 7

7, 9: 8, 8

9, 8: 11, 7

11, 3: 14, 1

12, 3: 17, 2

13, 9: 21, 5

15, 3: 26

18, 3: 27, 8

22, 1: 29, 2

26, 6: 32, 9

Ф1: I

U: 0

0, 9: 0, 8

0: 3, 2

3, 7: 5, 2

4, 4: 5, 6

5, 5: 6, 4

7, 9: 7

9, 8: 7, 2

11, 3: 7, 6

12, 3: 8

13, 9: 8, 6

15, 3: 12, 4

18, 3: 12, 6

22, 1: 13

Ф1: Ф ₃

U: U

0, 9: 0, 9

0: 0

3, 7: 0, 5

4, 4: 0, 9

5, 5: 1, 4

7, 9: 2, 1

9, 8: 3, 1

11, 3: 3, 5

12, 3: 4, 9

13, 9: 5, 2

15, 3: 6, 4

18, 3: 7, 2

22, 1: 18

26, 6: 25, 7

Ф1: I

U: 0

0, 9: 0, 4

0: 0, 1

3, 7: 0, 3

4, 4: 0, 5

5, 5: 0, 6

7, 9: 0, 8

9, 8: 0, 9

11, 3: 1, 05

12, 3: 1, 1

13, 9: 1, 2

15, 3: 1, 25

18, 3: 1, 3

22, 1: 1, 45

3 - тапсырыс. Электронның шығу жұмысы мен фотоэффектінің қызыл шегін анықтау;

9. К ауыстырып қосқышты II - жағдайға қоямыз. Р реостат арқылы шамды максимал қызуына қоямыз;

10. Фотоэлементтегі теріс кернеуді көбейтіп фототок I = 0 кезіндегі тежеуші кернеуді U _т табамыз;

Тәжірибені әртүрлі жарық сүзгісі үшін қайталаймыз, берілгенді 2 - кестеге жазамыз.

1. 2- кесте - Қызыл шегін анықтау

№

U _т

W ₁

А _шығ

λ _max

\overline{\lambda}

Δ λ _max

№: 1

λ: 0, 4

Uт: 3, 1

W1: 4, 96

Ашығ: 0, 01

λmax: 198, 9

λ¯\overline{\lambda}: 25, 04

Δ λmax: 58, 46

№: 2

λ: 5

Uт: 8

W1: 3, 03

Ашығ: 0, 556

№: 3

λ: 6, 6

Uт: 10, 56

W1: 5, 59

Ашығ: 0, 355

№: 4

λ: 12, 1

Uт: 19, 36

W1: 14, 39

Ашығ: 0, 138

№: 5

λ: 13, 9

Uт: 22, 24

W1: 17, 22

Ашығ: 0, 115

№: 6

λ: 18, 1

Uт: 28, 96

W1: 23, 99

Ашығ: 0, 083

№: 7

λ: 24, 1

Uт: 38, 56

W1: 33, 59

Ашығ: 0, 059

№: 8

λ: 32, 6

Uт: 52, 16

W1: 47, 19

Ашығ: 0, 042

11. Тәжірибе бойынша электронның максимал энергиясын:

W _к = е U _т;

электронның шығу жұмысын:

А _шығ = hc/ λ - e U _т

және фотоэффектінің қызыл шегін есептеп шығарамыз:

λ _max = hc/ А _{шығ

.}

Бақылау сұрақтары:

Фотоэффект құбылысы дегеніміз не? Оның қандай түрлері бар?

1887 неміс физигі Генрих Герц электр ұшқындары пайда болатын вибратор саңылауына ультра күлгін сәулелерін түсіргенде электр ұшқындары көбейіп, электр разрядының, күшейетіндігін байқаған. Одан кейін ғалымдар мырыш пластинкасына ультра күлгін сәуле түсіргенде одан теріс зарядтар ұшып шығып, мырыштың оң зарядталатындығын анықтаған. Осы тәжірибелер металл пластинкаға жарық түскенде, одан электрондар ұшып шығатындығын көрсетеді. Осындай жарықтың әсерінен металл пластинкадан электрондардың ұшып шығу құбылысын фотоэффект құбылысы деп атаған.

Сәулелердің әсерінен электрондардың сұйық және қатты дене бетінен босап шығу құбылысын сыртқы фотоэлектрлік эффект деп атайды.

Сыртқы фотоэффект- затқа түскен электрмагниттік сәуленің әсерінен электрондардың заттан бөлініп шығу құбылысы.

Ішкі фотоэффект - электрмагниттік сәуленің әсерінен қатты және сұйық шала өткізгіштер мен диэлектрикте «байланған»электрондардың заттан шықпай еркін күйге ауысу құбылысы. Ішкі фотоэффектіде зат ішіндегі ток тасымалдаушылар концентрациясы артып, фотоөткізгіштік немесе вентильді фотоэффект пайда болады.

Фотоэффектінің заңдары қандай?

Бұл құбылысты терең зерттеп түсiндiрген орыс ғалымы А. Г. Столетов болды. Ол өз тәжiрибелерiнде ультракүлгiн сәулелердiң әсерiнен катодтан терiс зарядтардың ұшып шығатынын анықтады. Бұл ұшып шыққан бөлшектердiң меншiктi зарядын өлшеу арқылы жүргiзiлген бұдан арғы зерттеулер олардың электрондар екенiн көрсеттi.

Тәжiрибенiң негiзiнде фотоэффекттiң мынадай қарапайым үш заңы анықталды:

1. Фотоэлектрондардың максимальдi жылдамдығы түсiп тұрған жарықтың қарқындылығынан емес, оның жиiлiгiнен тәуелдi болады

2. Әрбiр затқа түсiп тұрған жарықтың жиiлiгi фотоэффекттiң қызыл шекарасы деп аталатын қандай да бiр ν _min жиiлiгiнен кем болса фотоэффект құбылысы байқалмайды

3. Фотоэффект кезiнде уақыт бiрлiгiнде ұшып шығатын электрондардың саны ( басқа сөзбен айтқанда тiзбектегi қанығу фототогының мәнi ) түсетiн жарық қарқындылығына тура пропорционал.

3. Толқын ұзындығы мен фотонның жиілігі өзара қалай байланысты?

Толқын ұзындығы мен фотонның жиілігі бір-біріне кері пропорционал

4. Фотоэффект үшін жазылған Эйнштейн теңдеуін жазып түсіндір;

Электронның металдан босап, ұшып шығуы үшін жасайтын жұмысын электронның шығу жұмысы деп атайды.

Энергияның сақталу заңы бойынша жұтылған жарық фотонының hν энергиясы электронның шығу жұмысына және оның кинетикалық энергиясына жұмсалады:

. Эйнштейн формуласы.

5. Фотоэффектінің қызыл шегі дегеніміз не және ол қандай шамаларға тәуелді?

Фотоэффект байқалатын жарықтың ең аз дегендегі жиілігін немес оған сәйкес келетін толқын ұзындығын фотоэффектінің қызыл шекарасы деп атайды. Қызыл шекара тек толқынның максимал толқын ұзындығы мен минималды жиілік шамаларына тәуелді.

6. Фотоэлектронның ең үлкен (максималды) энергиясы қандай шамаларға тәуелді?

Фотон энергиясы оның тербеліс жиілігімен анықталады.

немесе