Краткая теория и методика измерений
Электроны, вылетающие из фотокатода фотоэлемента под действием падающего света, обладают кинетической энергией и, достигая анода, создают во внешней замкнутой цепи ток.
Если в этот момент между анодом и катодом создать электрическое поле, которое тормозит фотоэлектроны, то ток будет уменьшаться. Такое тормозящее поле создается путем прикладывания к аноду отрицательного напряжения, и этот метод задерживающего потенциала обычно используется для измерения максимальной кинетической энергии фотоэлектронов.
Действительно, при увеличении абсолютного значения отрицательного потенциала на аноде ток фотоэлектронов падает и при некотором значении
(потенциал запирания) даже самые быстрые фотоэлектроны не смогут достигнуть анода, и ток в цепи прекращается. Таким образом, оказывается, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
(1) связана с потенциалом запирания
таким соотношением:
(2)
Для экспериментальной проверки закона Эйнштейна в лабораторной работе измеряется зависимость электронного тока фотоэлемента от величины отрицательного задерживающего потенциала на аноде. Полученная в эксперименте зависимость фототока от задерживающего потенциала, как правило, представляет собой кривую, плавно подходящую к оси абсцисс (рис. 95). Это обусловлено разбросом вылетающих из фотокатода электронов по скоростям, что в значительной степени затрудняет получение точного значения запирающего потенциала
Рис. 95. Вольтамперная характеристика фотоэлемента | Рис. 96. Зависимость потенциала запирания ![]() |
Для определения потенциала запирания предлагается подход, заключающийся в экстраполяции линейного участка вольтамперной характеристики до пересечения с осью абсцисс, как это показано штриховой линией на рис. 95.
Из выражений (1) и (2) следует, что запирающий потенциал находится в прямой пропорциональной зависимости от частоты света
, падающего на фотоэлемент:
или
(3)
Таким образом, построив вольтамперную характеристику фотоэлемента при различных длинах волн падающего излучения и определив по ним потенциал запирания , можно убедиться в линейном характер зависимости
. Тангенс угла наклона линейной зависимости
к оси частот даёт оценку постоянной Планка
. Пересечение этой прямой с осью частот даёт значение граничной частоты
, а отрезок, отсекаемый на оси
, определяет работу выхода электронов
из данного материала (рис. 97).
Дата добавления: 2021-05-28; просмотров: 319;