Wydział Fizyki i Techniki Jądrowej	1. Krzysztof Majcherczyk 2. Rafał Kosturek		Rok II		Grupa Fizyka Komputerowa		Zespół 3
Pracownia fizyki	Temat: Efekt fotoelektryczny						Numer ćwiczenia 82
Data wykonania:	Data oddania:	Zwrot do popr.:		Data oddania:		Data zaliczenia:	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie stałej Plancka i pracy wyjścia elektronów z fotokatody poprzez badanie zależności maksymalnej energii fotoelektronów od długości fali światła oświetlającego fotokatodę fotokomórki próżniowej

Wprowadzenie:

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emitowaniu elektronów przez metale pod wpływem światła. Natężenie prądu fotoelektrycznego zależy od natężenia oświetlenia. Istnieje przy tym pewna częstotliwość progowa ν₀, poniżej, której nie obserwuje się fotoemisji niezależnie od natężenia oświetlenia.

Do wyznaczenia stałej Plancka i pracy wyjścia zastosowano fotokomórkę próżniową. Przy oświetlaniu fotokatody światłem o energii większej od pracy wyjścia uwalniane są fotoelektrony, które mogą być hamowane przez napięcie odpowiednio przyłożone do elektrod fotokomórki.

W temperaturze o K poziomy energetyczne poniżej poziomu Fermiego są całkowicie obsadzone. W temp zera bezwzględnego elektrony obsadzają poziomy energetyczne od dna pasma przewodnictwa do poziomu Fermiego E_f. E_c oznacza energię potencjalną nieruchomego elektronu ponad powierzchnię metalu.

Minimalna energia potrzebna do wybicia elektronu ponad jego powierzchnię, czyli praca wyjścia wynosi:

W temp. pokojowych część elektronów może na skutek wzbudzenia termicznego przejść do stanów nieco powyżej poziomu Fermiego. Dla typowego metalu wartość energii Fermiego czy też pracy wyjścia jest większa od 1ev, podczas gdy w temperaturze pokojowej energia wzbudzeń termicznych jest rzędu kT, czyli 0,025 eV. Wpływ temperatury i zmiany struktury elektronowej przy powierzchni powodują rozmycie częstotliwości progowej. Częstotliwość progowa ν₀ wiąże się następująco z pracą wyjścia W:

Fotony o energii E większej od W wybijają elektrony o prędkościach od zera do V_max przy czym:

gdzie h - stała Plancka, m - masa elektronu.

Gdy napięcie hamujące zwiększamy to przy
natężenie prądu fotoelektrycznego spada praktycznie do zera, ponieważ nawet w temperaturze pokojowej większość elektronów ma energię poniżej poziomu Fermiego.

Powyższe równanie można także przedstawić w postaci:

---