Laboratorium Podstaw Fizyki

Nr ćwiczenia: 91

Temat ćwiczenia: Badanie zjawiska fotoelektrycznego.

Nazwisko i Imię prowadzącego kurs: Dr. Inż. Tadeusz Wiktorczyk

Wykonawca:
Imię i Nazwisko, Nr Indeksu, wydział	Piotr Wierzbicki, 195849 wydz. Elektroniki Piotr Krajewski, 184121, wydz. Elektroniki
Termin zajęć	Wtorek 9:15 - 11:00
Numer grupy ćwiczeniowej	4
Data oddania sprawozdania	6.11.2012
Ocena końcowa

Zatwierdzam wyniki pomiarów.

Data i podpis prowadzącego zajęcia ............................................................

Adnotacje dotyczące wymaganych poprawek oraz daty otrzymania

poprawionego sprawozdania

1. Cel ćwiczenia

W pierwszej części badana była zależność natężenia prądu fotoelektrycznego od strumienia promieniowania oraz należało wyznaczyć charakterystykę fotokomórki.

Układ został połączony według schematu pomiarowego, a następnie zwiększana została odległość pomiędzy lampą a fotokomórką. Mierzony był prąd fotokomórki. Następnie odległość była stała, a zwiększane zostało napięcie zasilacza fotokomórki.

W drugiej części ćwiczenia należało wyznaczyć czerwoną granicę zjawiska fotoelektrycznego oraz pracę wyjścia elektronów z powierzchni materiału fotokatody.

Układ został podłączony według schematu i zmieniana została długość fali świetlnej i odczytywany prąd.

1. Spis przyrządów

-Fotokomórka

-Zasilacz stabilizowany fotokomórki

-Lampa oświetlająca

-Zasilacz lampy oświetlającej

-Mikroamperomierz prądu stałego

-Woltomierz prądu stałego

-Spektrometr SPEKOL ze stabilizatorem napięcia

-Przewody elektryczne

1. Wyniki pomiarów

   1. Część pierwsza 91A

r[cm] I[μA] Φ U = 100[V] U[V] I[μA] r = 20[cm]

16 13 0,0039 1 0,75

18 11 0,00308 2 1,35

20 8 0,0025 3 2

22 6,5 0,00206 4 2,5

24 5 0,00173 5 3

26 4,25 0,00147 6 3,5

28 3,75 0,00127 7 3,8

30 3,125 0,00111 8 4,125

32 2,75 0,00097 9 4,5

34 2,25 0,00086 10 4,75

36 2 0,00077 20 6,25

38 1,75 0,00069 30 6,75

40 1,5 0,00062 40 6,85

42 1,35 0,00056 50 7

44 1,25 0,00052 60 7,125

46 1,2 0,00047 70 7,25

48 1,1 0,00043 80 7,25

50 1 0,0004 90 7,3

100 7,4

1. Część druga 91B

λ[nm] Is[nA] λ[nm] Is[nA]

700 3,2 550 135

690 2,4 540 160

680 1,8 530 180

670 1,6 520 195

660 1,6 510 205

650 2 500 210

640 2,75 490 215

630 4 480 230

620 6,4 470 225

610 11,5 460 200

600 20 450 185

590 41 440 170

580 68 430 155

570 100 420 135

560 120 410 120

400 95

It = 0,05[nA]

1. Opracowanie wyników oraz niepewności pomiarów

Charakterystyka I = f(Φ)

Φ = $\frac{1}{r^{2}}$

Charakterystyka i = f(U)

Is = 7.2μA

Charakterystyka spektralna Is = f(λ)

λ_o = (620 ± 10)nm

ΔW= $\frac{\text{Δλ}0}{\lambda 0^{2}}$= $\frac{10*10^{- 19}}{620*10^{- 38}}$ = 0, 016 * 10⁻¹⁹ J ≈ 0,01eV

$\frac{\text{ΔW}}{W}$ = $\frac{0,01}{2}$= 0,005

W = (2 ± 0,01)eV

λ_m = 480nm

E_max = $\frac{h*c}{\lambda m}$ - W = $\frac{6.63*10^{- 34}*3*10^{8}}{480*10^{- 9}}$ - 3, 208  *  10⁻¹⁹= 0, 936 *  10⁻¹⁹

E_max = $\frac{Me\ *\ V\text{ma}x^{2}}{2}$

V_max = $\sqrt{\left( \frac{2*E\max}{Me} \right)}$ = $\sqrt{\frac{2*0,936*10^{- 19}}{9,11*10^{- 31}}}$ = 4, 53 * 10⁵ $\frac{m}{s}$

1. Wnioski

Ćwiczenie przebiegło sprawnie i było podzielone na 2 części. W pierwszej części badaliśmy wpływ natężenia prądu fotokomórki od strumienia promieniowania. W tym celu oddalaliśmy źródło światła od fotokomórki. Pomijając błędy charakterystyka wyszła liniowa. Następnie odległość byłą stała, a zmieniane zostało napięcie zasilacza fotokomórki. Na podstawie tej charakterystyki wyliczamy prąd nasycenia Is. W drugiej części ćwiczenia należało zmieniać długość fali świetlnej i odczytywać prąd na fotokomórce. Z charakterystyki należało wyliczamy czerwoną granicę efektu fotoelektrycznego oraz maksymalną długość fali. Następnie należało wyliczyć pracę wyjścia, maksymalną energię kinetyczną i maksymalną prędkość fotoelektronów.