Sprawozdanie Laboratorium Podstaw Fizyki
Ćwiczenie 91a
Badanie zjawiska fotoelektrycznego

Wykonały : Sara Targońska, Monika Grelich, Weronika Kujawa
Wydział Chemiczny
ProwadzÄ…cy: dr Anna Sitek
Termin zajęć : 04.05.2012r
Data oddania: 30.05.2012r

I. Cel :

Wyznaczenie prądowo–napięciowej charakterystyki fotokomórki dla kilku wartości strumienia promieniowania padającego na fotokatodę; sprawdzenie liniowej zależności prądu fotoelektrycznego od wartości strumienia promieniowania padającego na fotokatodę; wyznaczenie czerwonej granicy fotoefektu i pracy wyjścia elektronu z fotokatody; wyznaczenie stałej Plancka.

II. Zestaw przyrządów:

1. Fotokomórka

2. Zasilacz stabilizowany do fotokomórki

3. Lampa oświetlająca

4. Zasilacz lampy oświetlającej

5. Mikroamperomierz prądu stałego (klasa0,5)

6. Woltomierz prądu stałego (Metex ∆U= 2%rdg+5dgt)

7. Przewody elektryczne.

III. Tabele pomiarowe oraz wykresy zależności

Tabela 1. Zależność natężenia prądu fotoelektrycznego U = 100,2 [V] od oświetlenia fotokatody

Lp.	I1	∆I1	I2	∆I2	I śr	∆ I	δI	r	∆r	1/r^2	∆ 1/r^2
	[µA]	[µA]	[µA]	[µA]	[µA]	[µA]	[%]	[m]	[cm]	[1/m^2]	[1/m^2]
1	16,5	0,15	16	0,15	16,3	0,15	0,92	0,15	0,1	44,4	0,6
2	11,5	0,075	11,5	0,075	11,5	0,075	0,65	0,17		34,6	0,5
3	8,5		8,5		8,5		0,88	0,19		27,7	0,3
4	6,5		6,5		6,5		1,15	0,21		22,7	0,2
5	5,75		5,75		5,8		1,30	0,23		18,9	0,2
6	4,5		4,75		4,6		1,62	0,25		16,0	0,1
7	3,75		3,75		3,8		2,00	0,27		13,7	0,1
8	3,25		3,25		3,3		2,31	0,29		11,9	0,1
9	2,75		3		2,9		2,61	0,31		10,4	0,07
10	2,5		2,5		2,5		3,00	0,33		9,2	0,06

I₁ – pomiar podczas oddalania
I₂ – pomiar podczas przybliżania

Wykres zależności średniej wartości natężenia od odwrotności kwadratu odległości

Tabela 2. Zależność prądu fotoelektrycznego od napięcia r = 0,15 [m]

Lp.	U	∆ U	I1	I2	I śr	∆ I	δI
	[V]	[V]	[µA]	[µA]	[µA]	[µA]	[%]
1	0,001	0,005	0,5	0,5	0,5	0,075	15,00
2	1,001	0,03	1,25	1,75	1,5		5,00
3	2,068	0,05	2,5	2,5	2,5		3,00
4	3,152	0,07	3,5	3,5	3,5		2,14
5	3,972	0,08	4	4	4,0		1,88
6	4,92	0,15	4,75	4,75	4,8		1,58
7	6,08	0,17	5,75	5,25	5,5		1,36
8	7,01	0,19	6,25	6	6,1		1,22
9	7,96	0,21	6,5	6,75	6,6		1,13
10	9,06	0,23	7,25	7,25	7,3		1,03
11	10,01	0,25	7,5	8	7,8		0,97
12	20,03	0,45	10,5	11,75	11,1		0,67
13	30,14	0,65	13	13,25	13,1		0,57
14	39,9	1,30	14	14,25	14,1		0,53
15	49,8	1,50	14,5	15	14,8		0,51
16	60,6	1,71	14,5	15,25	14,9		0,50
17	70,1	1,90	15,5	15,5	15,5	0,15	0,48
18	80,2	2,10	15,5	15,5	15,5		0,48
19	90,2	2,30	15,5	15,5	15,5		0,48
20	100,3	2,51	15,75	15,75	15,8		0,95

I₁ – pomiar podczas oddalania
I₂ – pomiar podczas przybliżania

Wykres zależności średniego natężenia od napięcia

IV. Przykładowe obliczenia

$$Isr = \frac{I_{1} + I_{2}}{2} = \ \frac{16,5 + 16}{2} = 16,25 \cong 16,3\ \lbrack uA\rbrack$$

$${Isr = \frac{I1}{2} + \frac{I2}{2} = \frac{0,15}{2} + \frac{0,15}{2} = 0,15\lbrack\mu A\rbrack\backslash n}{\delta I\ sr = \frac{Isr}{Isr} \bullet 100\% = \frac{0,15}{16,3} \bullet 100\% = 0,92024 \cong 0,92\lbrack\%\rbrack}$$

U = 2%rdg + 5dgt = 0, 02 • 0, 001 + 0, 005 = 0, 00502 ≅ 0, 005[V]

$$\frac{1}{r^{2}} = \left| ( - 2 \bullet \frac{1}{r^{3}}) \right| \bullet r = \left| \left( - 2 \bullet \frac{1}{{0,15}^{3}} \right) \right| \bullet {1 \bullet 10}^{- 3} = 0,59259 \cong 0,6\lbrack\frac{1}{m^{2}}\rbrack$$

(Tak samo jak ∆IÅ›r policzono ∆I₁ oraz ∆I₂)

V. Wnioski

Celem ćwiczenia było wyznaczenie zależności fotoprądu od strumienia, padającego na anodę fotokomórki, światła. Zmiana strumienia realizowana była poprzez zmianę odległości źródła światła od fotokomórki. Na podstawie wyników i z wykresu można potwierdzić, że pierwsza zależność jest liniowa. Błędy wynikające przede wszystkim z klasy miernika i niedokładności ustawień żądanej odległości.