7954

80

7. Слегка повернуть ручку потенциометра, нарушая равенство нулю фототока,

и повторить измерение задерживающего напряжения еще два раза. Результаты

записать в таблицу.

8.Отпустить кнопку К.

9.Повторить пункты 3-7 для светофильтров № 1, 2, 3. Результаты измерений dз

записать в таблицу.

Таблица

Задание

1. Определить задерживающее напряжение для четырех длин волн падающего

света.

81

2. Построить график зависимости задерживающего напряжения от частоты

света. Убедиться в том, что зависимость задерживающего напряжения от

частоты соответствует приведенной на рис. 3.

2.По графику определить частоту ‰ , соответствующую красной границе фотоэффекта, для этого найти точку пересечения графика с осью абсцисс.

3.По величине отрезка, отсекаемого графиком по оси ординат, определить работу выхода электрона из фотокатода ?вых.

4.Вычислить тангенс угла наклона графика и, используя формулу 8,

определить постоянную Планка.

5. Результаты записать в таблицу.

Контрольные вопросы

1.В чем заключается явление внешнего фотоэффекта?

2.Сформулируйте законы фотоэффекта и объясните их с квантовой точки зрения.

3.Запишите и объясните уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

4.Что называется красной границей фотоэффекта?

5.Нарисуйте и объясните вольтамперную характеристику фотоэлемента.

6.Как устроен вакуумный фотоэлемент?

7.Расскажите метод определения работы выхода и постоянной Планка,

применяемый в данной работе.

Задачи

Вариант 1

1. В двух опытах по фотоэффекту металлическая пластина облучалась светом с длинами волн 350 нм и 540 нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались в 2 раза. Определить металл из которого

изготовлена пластина.

82

2. Определите частоту света, вырывающего с поверхности металла электроны,

полностью задерживающиеся обратным потенциалом 3 В. Фотоэффект для данного металла начинается при частоте 6 ∙ 10/9 Гц. Найти работу выхода электронов из металла.

83

Вариант 2

1. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла λ0=275 нм. Найти минимальную энергию фотона,

вызывающего фотоэффект.

2. Красная граница фотоэффекта для вещества фотокатода 290 нм. При облучении катода светом с длинной волны λ фототок прекращается при напряжении между катодом и анодом 1,5 В. Определите длину волны λ.

Вариант 3

1.Найти задерживающую разность потенциалов для электронов, вырываемых при освещении калия светом с длиной волны 330 нм.

2.При облучении металлической пластины квантами света с энергией 3 эВ из неё выбиваются электроны, проходящие разность потенциалов 5 В. Определите работу выхода, если максимальная энергия ускоренных электронов равна удвоенной энергии фотонов, выбивающих их из металла.

Вариант 4

1.С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны 520 нм?

2.Фотон с длинной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта,

выбивает электрон из металла (катода), помещённого в сосуд, из которого откачен воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем,

напряжённость которого требуется определить. Пролетев расстояние 5 ∙ 10J9 м,

электрон приобретает скорость 3 ∙ 10: м/с. Релятивистские эффекты не учитывать.

Вариант 5

1. Найти массу фотона: а) красных лучей света (λ=700 нм); б) рентгеновских

лучей (λ=25 нм); в) гамма-лучей (λ=1,24 нм).

84

2. В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой

6,1∙1014 Гц падает на поверхность катода, в

результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока от напряжения между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова мощность падающего света, если в среднем один из

20 фотонов, падающих на катод, выбивает

электрон?

Вариант 6

1.Какую энергию должен иметь фотон, чтобы его масса была равна массе покоя электрона?

2.Электромагнитное излучение с длиной волны 0,3 мкм падает на плоскую цинковую пластину. Определите напряжённость перпендикулярного пластине задерживающего однородного электрического поля. Фотоэлектрон может удалиться от поверхности пластины на максимальное расстояние 2,5 мм.

Вариант 7

1. Фотоны с энергией 4.9 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода

4.5 эВ. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.

2. Электромагнитное излучение с частотой 1,2 ∙ 10/q Гц падает на плоскую цинковую пластину. Напряжённость перпендикулярного пластине задерживающего однородного электрического поля 200 В/м. Определите максимальное расстояние, на которое может удалиться от поверхности пластины фотоэлектрон.

Вариант 8

1. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 275 нм.

Определите работу выхода электронов из металла, максимальную скорость

85

электронов, вырываемых из металла светом с длиной волны 180 нм и максимальную кинетическую энергию электронов.

2. Фотоэлектроны, выбитые монохроматическим светом из цезия, попадают в однородное электрическое поле с напряжённостью 100 В/м. Определите частоту света, если длина тормозного пути фотоэлектронов с максимальной начальной скоростью, направленной вдоль напряжённости, равна 8,7 мм.

Вариант 9

1. Найти постоянную Планка, если известно, что электроны, вырываемые из металла светом с частотой 2,2∙10 15 Гц, полностью задерживаются разностью потенциалов 6,6 В, а вырываемые светом с частотой 4,6∙10 15 Гц – разностью

потенциалов 16,5 В.

9. Фотоэлектроны, выбитые монохроматическим светом из лития, попадают в однородное электрическое поле с напряжённостью 250 В/м. Определите длину тормозного пути фотоэлектронов с максимальной начальной скоростью,

направленной вдоль напряжённости. Частота света ≈ 7,4 ∙ 10/9 Гц.

Вариант 10

1.Найти длину волны λ0света, соответствующую красной границе фотоэффекта, для лития, натрия, калия и цезия

2.В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой

5,2∙1014 Гц падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока от напряжения между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова мощность падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

86

Приложение

Образец оформления титульной страницы отчета по лабораторной работе

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)

Кафедра общей физики и теоретической механики

Отчет по лабораторной работе №______

_________________________________________________________________

(название лабораторной работы)

____________________________________________________________________

Выполнил

студент гр.

_________________________

(подпись) (ФИО)

Проверил

преподаватель

_________________________

(подпись) (ФИО)

Нижний Новгород

20_____

87

Справочные материалы

Таблица. Работа выхода основных металлов

88

Литература

1.Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для вузов, изд. 8-ое. – М.: Высшая школа, 2004. – 544 с.

2.Савельев И.В. Курс общей физики, т.2, С-Петербург, Изд. «Лань», 2007. – 49 6с.

3.Савельев И.В. Курс физики, т.3. – М.: Наука, 1996. – 528 с.

4.Зисман, Тодес. Курс общей физики, т. 3. –. С-Петербург, Изд. «Лань», 2019, –

500с

5.Иродов И.Е. Квантовая физика. Основные законы. – М.: БИНОМ.

Лаборатория знаний, 2010. – 256 с.

4.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс общей физики, т. З, изд. 2-е, исправ. – М.: Высшая школа, 1971. – 536 с.

5.Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А.К., Справочник по физике, – М.:

Изд. ОНИКС, 2006. – 1054 с.

6.Маковкин Г.А. и др. Лабораторные работы по физике. Выпуск 3. Колебания

и оптика. Сборник методических указаний для выполнения лабораторных работ

по физике. Нижний Новгород, ННГАСУ. – 2014 г. – 98 с.

89

Содержание