LABORATORIUM FIZYKI I			ĆWICZENIE: 36
			DATA:
Wydział:	Grupa:	Zespół:	Punktacja:	Przygotowanie:
Nazwisko i imię:
Temat ćwiczenia: Badanie efektu fotoelektrycznego zewnętrznego.					Sprawozdanie:
Prowadzący:					Suma punktów:

Wstęp

Efekt fotoelektryczny zewnętrzny jest jednym ze sposobów oddziaływania fali elektromagnetycznej, a więc i światła z materią. Zjawisko to polega na wybijaniu elektronów z powierzchni metalu przez padającą wiązkę światła o odpowiedniej częstości.

Zjawisko efektu fotoelektrycznego możemy zbadać za pomocą fotokomórki.

Fotokomórka jest to próżniowa bańka szklana z dwoma elektrodami. Jedna z elektrod jest cienką warstwą metalu zwana czasami fotokatodą, natomiast druga elektroda zwana elektrodą zbierającą lub anodą może mieć kształt cienkiego pierścienia z drutu.

Po przyłożeniu do anody potencjału dodatniego względem fotokatody i przy braku oświetlenia fotokatody nie obserwuje się przepływu prądu. Pojawia się on natychmiast, gdy oświetlimy fotokatodę światłem o dostatecznie dużej częstotliwości. Zwiększając dodatni potencjał anody, obserwuje się początkowo liniowe narastanie natężenia prądu, ale od pewnej wartości napięcia U osiąga się stan nasycenia i natężenie prądu nie ulega już zmianie.

W 1905 roku Albert Einstein zaproponował interpretację zjawiska fotoelektrycznego(tzw. Fotonową teorię zjawiska fotoelektrycznego). Według tej teorii należy traktować światło jako strumień cząstek(fotonów). Każdy foton posiada energię hυ, gdzie h - stała Plancka, υ - częstotliwość światła. Przy takim założeniu efekt fotoelektryczny jest zjawiskiem zderzenia dwóch cząstek: fotonu z elektronem uwięzionym w metalu. Einstein napisał zasadę zachowaia energii:

hυ=W+E_max

gdzie:

• hυ - energia fotonu padającego na fotokatodę;

• W - praca wyjścia;

• E_max - maksymalna energia kinetyczna elektronu jaką może on uzyskać po wyrwaniu się z fotokatody.

Układ pomiarowy

Układ pomiarowy pokazany jest na rysunku powyżej. Składa się on z fotokomórki, monochromatora(lub filtrów interferencyjnych), źródła światła, potencjometru pozwalającego zmieniać napięcie zasilacza jak i jego polaryzację, oraz woltomierza i amperomierza.

Wykonanie ćwiczenia

I. Wyznaczenie stałej Plancka.

1. Przy wyłączonym źródle światła ustawiamy na amperomierzu położenie zera.

2. Ustawiamy zerowe napięcie na fotokomórce i włączamy źródło światła.

3. Ustawiamy na bębnie monochromatora długość fali na 640nm.

4. Stopniowo zwiększamy ujemne napięcie między anoda, a fotokatodą w fotokomórce, aż do uzyskania zerowego natężenia prądu. Odczytujemy potencjał hamowania, przy którym to nastąpiło.

5. Zmieniamy długość fali o 10nm(na 630nm) i powtarzamy czynności z punktu 4.

6. Długość fali zmieniamy do wartości 420nm. Wyniki pomiarów zostały umieszczone w tabeliu mieszczonej poniżej.

Wyniki i ich opracowanie

-Wyznaczenie stałej Plancka:

B=	h
		e

h=B∙e

Odczytane z wykresu: B=-0,36432∙10^-14

ΔB=0,00821∙10^-14

Wartość tablicowa: e=1,60217733∙10^-19

h = |-0,36432∙10^-14∙1,60217733∙10^-19| = 0,58351298∙10^-33 = 5,8351298∙10^-34[Js]

-Błąd wyznaczenia stałej Plancka:

Δh=	δh	∙ΔB
			δB

Δh = e∙ΔB = 1,60217733∙10^-19∙0,00821∙10^-14 = 0,1315388∙10^-34[Js]

-Wyznaczenia pracy wyjścia:

A=	W
		e

W = A∙e

Wartość z wykresu: A=1,45069

W = 1,45069∙1,60217733∙10^-19 = 2,3242626∙10^-19 [J]

-Błąd wyznaczenia pracy wyjścia:

ΔW = e∙ΔA

Odczytane z wykresu: ΔA=0,04759

ΔW = 1,60217733∙10^-19∙ 0,04759 = 0,0762476∙10^-19 [J]

Zapis wyników:

Stała Plancka: h = (5,8±0,1)∙10^-34 [Js]

Praca wyjścia: W = (2,324±0,076)∙10^-19 [J]

Wnioski:

Wykonując to ćwiczenie dowiedzieliśmy się, że przy pomocy efektu fotoelektrycznego możemy w przybliżeniu wyznaczyć wartość stałej Plancka. Pomiędzy wartością przez Nas wyznaczoną, a wartością tablicową(h = 6,6260755∙10^-34 [Js]) istnieje różnica, która wynika najprawdopodobniej z błędnego odczytu napięcia hamowania z miernika, lub błędnego ustawienia położenia zera(najmniejszy ruch potencjometrem powodował znaczne odchylenia).

---