e7. badanie zjawiska fotoelektrycznego, Schematy z Fizyka

Pobierz e7. badanie zjawiska fotoelektrycznego i więcej Schematy w PDF z Fizyka tylko na Docsity! E7. BADANIE ZJAWISKA FOTOELEKTRYCZNEGO tekst opracowała: Bożena Janowska-Dmoch Zjawisko fotoelektryczne polega na oddziaływaniu światła z elektronami walencyjnymi substancji stałych lub ciekłych. W zderzeniu kwantu światła, czyli fotonu, niesiona przez niego energia świetlna zostaje przekazana elektronowi. Rezultatem może być uwolnienie elektronu z substancji do ośrodka otaczającego, czyli zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, lub przejście elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa i wzrost przewodności elektrycznej tej substancji, czyli zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne. W ćwiczeniu badać będziemy zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Jeden ze sposobów badania tego zjawiska opiera się na wykorzystaniu komórki fotoelektrycznej. Fotokomórka składa się z bańki szklanej odpompowanej z powietrza z zatopionymi w niej dwoma elektrodami – katodą i anodą. Katodą jest zazwyczaj, napylona na wewnętrznej ściance bańki szklanej, warstewka metalu o małej pracy wyjścia, czyli takiego dla którego jak najmniejsza część energii padającego promieniowania świetlnego musi być przeznaczona na wywołanie emisji elektronów. Anoda, czyli elektroda zbierająca, może mieć kształt pętli z drutu. Jeśli elektrony uwolnione z oświetlonej fotokatody trafią w anodę, to w obwodzie fotokomórki pojawia się prąd elektryczny. Po przyłożeniu do elektrod napięcia o polaryzacji takiej, że anoda ma wyższy potencjał niż katoda, natężenie fotoprądu wzrasta. Gdy napięcie ma dostatecznie dużą wartość, to prąd fotoelektryczny osiąga pewną wartość graniczną, zwaną prądem nasycenia. Dla przeciwnej polaryzacji elektrod fotokomórki, tzn. gdy anoda ma niższy potencjał niż katoda, natężenie fotoprądu maleje, bo tylko te elektrony docierają do anody, które pokonają hamujące działanie pola elektrycznego. Przy pewnej wartości napięcia, zwanym napięciem hamowania, prąd fotoelektryczny całkowicie zanika. Komórki fotoelektryczne są stosowane w urządzeniach pomiarowych i sterujących, służą do rejestracji i przekazywania sygnałów, wykorzystuje się je w technice dźwiękowej kina i telewizji, a także w urządzeniach do automatyzacji i kontroli procesów technologicznych w różnych gałęziach przemysłu. Cel Celem ćwiczenia jest zbadanie zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego przez:  wyznaczenie charakterystyk prądowo-napięciowych fotokomórki dla różnych natężeń światła oświetlającego fotokatodę;  wyznaczenie potencjału hamującego dla różnych częstotliwości światła oświetlającego fotokatodę. Wymagania Natura światła, dualizm korpuskularno-falowy. Natężenie światła a energia fotonu. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Cechy zjawiska fotoelektrycznego, których nie wyjaśnia klasyczna falowa teoria światła. Równanie Einsteina, praca wyjścia i potencjał hamowania. Budowa fotokomórki próżniowej. Charakterystyka fotokomórki próżniowej. Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa. 2 Literatura D. Halliday, R. Resnick, Fizyka, tom II, PWN D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, tom III, PWN J. Orear, Fizyka, tom II,WNT K. Zboiński, Laboratorium z fizyki, Liber. Opis układu Charakterystyka fotokomórki. Charakterystyką prądowo-napięciową nazywamy wykres zależności natężenia prądu płynącego przez fotokomórkę od napięcia na jej elektrodach przy stałym natężeniu światła oświetlającego fotokatodę. Układ pomiarowy składa się z następujących przyrządów: zasilacza prądu stałego, dzielnika napięcia, woltomierza, oświetlacza, badanej fotokomórki i mikroamperomierza. Napięcie hamowania. Pomiary napięcia hamowania przeprowadzamy w tym samym układzie. Do oświetlenia fotokomórki stosujemy diody elektroluminescencyjne. Wykonanie ćwiczenia Wyniki wszystkich pomiarów muszą być zapisane w sprawozdaniu, opatrzone odpowiednimi jednostkami i podpisane przez asystenta. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotokomórki Uwaga: napięcie zasilania włącza asystent. a) Wszystkie zakresy dzielnika napięcia ustawiamy na zero. b) Korzystając z płytki montażowej łączymy za pomocą kabli obwód fotokomórki według powyższego schematu. Wybieramy zakres zasilacza 50V i napięcie zasilania podajemy na dzielnik tak, aby anoda fotokomórki była zasilana z plusa zasilacza. Takie napięcie będzie przyspieszało elektrony uwolnione przez światło z fotokatody. c) Po sprawdzeniu obwodu przez asystenta i włączeniu zasilania sprawdzamy czy przy zerowym napięciu zasilania i zasłoniętej fotokomórce mikroamperomierz wskazuje zero. d) Oświetlacz ustawiamy w odległości 15 cm od fotokomórki. Włączamy zasilanie oświetlacza i ustawiamy pokrętło regulacji na maksymalną wartość. V Uz A U1 U2 Fotokomórka Dzielnik napięcia