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
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.
Spis przyrządów
-Fotokomórka
-Zasilacz stabilizowany fotokomórki
-Lampa oświetlająca
-Zasilacz lampy oświetlającej
-Mikroamperomierz prądu stałego
-Woltomierz prądu stałego
-Spektrometr SPEKOL ze stabilizatorem napięcia
-Przewody elektryczne
Wyniki pomiarów
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
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]
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)
λo = (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
λm = 480nm
Emax = $\frac{h*c}{\lambda m}$ - W = $\frac{6.63*10^{- 34}*3*10^{8}}{480*10^{- 9}}$ - 3, 208 * 10−19= 0, 936 * 10−19
Emax = $\frac{Me\ *\ V\text{ma}x^{2}}{2}$
Vmax = $\sqrt{\left( \frac{2*E\max}{Me} \right)}$ = $\sqrt{\frac{2*0,936*10^{- 19}}{9,11*10^{- 31}}}$ = 4, 53 * 105 $\frac{m}{s}$
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.