Практическое занятие по физике (часть 2) «Тепловое излучение. Фотоэффект»

Задание №6 выполнено от руки.

«Фотоэффект» Явление, называемое фотоэлектрическим эффектом (или фотоэффектом), было обнаружено в 1887 г. Г.Герцем. Оно заключается в освобождении электронов, находящихся в связанном состоянии в веществе, под действием электромагнитного излучения. Различают внешний и внутренний фотоэффекты. При внешнем фотоэффекте (фотоэлектронная эмиссия) происходит испускание электронов в вакуум. Его можно наблюдать в любых твердых телах и в газах на отдельных атомах и молекулах (фотоионизация). Фотоэлектронная эмиссия является результатом трех последовательных процессов: поглощения фотона и появления электрона с высокой энергией; движения этого электрона к поверхности, при котором часть его энергии может рассеяться за счет взаимодействия с другими электронами, дефектами или фононами; выхода электрона в вакуум или другую среду через потенциальный барьер на границе раздела. В случае внутреннего фотоэффекта электроны под действием электромагнитного излучения совершают переходы из связанных состояний в свободные без вылета наружу. Фотоэффект – явление чисто квантовое. Исследование фотоэффекта впервые производилось по схеме, приведенной на рис. 1. Пучок монохроматического света направляется на один из двух электродов вакуумной трубки. Электроды трубки находятся под напряжением. Отрицательный потенциал (–) подается на электрод, называемый катодом, а положительный (+) – на анод. Катод называемый также фотокатодом, покрывается слоем фоточувствительного материала, способным легко испускать электроны. Электрон, вылетая из фотокатода под действием света, попадает в электрическое поле, вектор напряженности которого направлен от анода к катоду. При этом в вакуумной трубке протекает электрический ток или фототок, который можно измерить амперметром (на схеме вместо амперметра включен гальванометр G).

Задачи для самостоятельного решения к практическому занятию 1. Что такое абсолютно черное тело? 2. Можно ли считать Солнце абсолютно черным телом? Приведите примеры абсолютно черных тел. 3. Какие звезды имеют более высокую температуру: красные гиганты или голубые карлики? Ответ поясните. 4. Температура абсолютно черного тела уменьшилась в 1,5 раза. Во сколько раз изменилась его энергетическая светимость? 5. Что такое квант света? как найти его энергию? 6. Лабораторная работа «Фотоэффект». Перед выполнением изучите раздел «Фотоэффект» данного руководства Выполнение лабораторной работы. Постановка задачи. Студент исследовал вольт-амперную характеристику вакуумного фотоэлемента. Принципиальная схема установки приведена на рис.1. На катод фотоэлемента направлялось излучение с длиной волны λ=650 нм. При помощи ручки потенциометра R студент менял напряжение, приложенное к фотоэлементу, и записывал в таблицу значения приложенного напряжения U и силы тока I. (см. таблицу 1) U, В -0,6 -0,2 0 0,5 1 1.5 2 2,5 3 3,5 4 I, мкА 0 0,2 0,6 1,5 1,9 2,1 2,2 2,3 2.3 2,4 2,4 Таблица

учебники по физике