Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne – efekt oddziaływania fal elektromagnetycznych z materią, w którym dochodzi do uwalniania elektronów z substancji ...
Typologia: Streszczenia
1 / 18
Ta strona nie jest widoczna w podglądzie
Nie przegap ważnych części!
Rys. 1 Przykład budowy fotokomórki
Fotokomórka jest urządzeniem, które przewodzi prąd pod wpływem oświetlenia światłem widzialnym. Układ pomiarowy do badania efektu fotoelektrycznego oraz badania działania fotokomórki przedstawia rys. 2.
Rys. 2 Układ pomiarowy do badania efektu fotoelektrycznego
Układ pomiarowy składa się z źródła światła, monochromatora, fotokomórki, zasilacza napięcia stałego oraz voltomierza i amperomierza. Źródło światła emitowanego z żarówki oświetleniowej bądź halogenowej jest kierowane i skupiane w monochromatorze, którego zadaniem jest przepuszczanie wiązki światła o konkretnej długości fali z widma światła widzialnego. Zastosowanie monochromatora ma na celu zbadania odpowiedzi fotokomórki na różne długości fali, oraz na ustalenie konkretnej długości fali. Fotokomórka tak jak większość urządzeń do rejestracji światła widzialnego (w tym oko ludzkie) ma różną czułość na wybrane długości fal. Na rys. 3 przedstawiono przykładowy schemat, wykresów czułości fotokomórki.
Rys. 3 Spektrum czułości fotokomórki oraz oka ludzkiego
N podawane w procentach wyraża czułość fotokomórki, przy czym 100% oznacza maksymalną wartość. Jak wynika z wykresu prąd generowany przez fotokomórkę przy tym samym natężeniu światła będzie największy dla fal o długości 410nm. Zakres czułości fotokomórki mieści się w zakresie bliskiego ultrafioletu do bliskiej podczerwieni. Wiązka światła z monochromatora jest następnie skierowana na katodę fotokomórki. Elektrony wybite z warstwy katody są przyśpieszane w polu elektrycznym w kierunku anody, przy czym elektrony ulatują w różnych kierunkach, a więc tylko część z nich dotrze do anody. Pole
Z równania (3) wynika, że wartość napięcia hamowania jest wprost proporcjonalna do częstotliwości fali ν i nie jest zależna od natężenia padającej wiązki światła, co schematycznie przedstawiono na rys. 5.
Rys. 5 Zależność napięcia hamowania od częstotliwości padającej fali.
Znając częstotliwość (lub długość) padającej fali oraz mierząc napięcie Uh można ustalić wartość pracy wyjścia W z powłoki katody. Mierząc wartość napięcia Uh, dla różnych długości fal (zobacz rys. 5) można dopasować linię prostą do zależności Uh(ν) , której współczynnik nachylenia jest proporcjonalny do wartości h/e. W ten sposób można wyznaczyć wartość stałej Plancka.
Wirtualne ćwiczenie „Efektu fotoelektrycznego”, jest symulacją doświadczenia badania zasady działania fotokomórki oraz eksperymentu wyznaczania stałej Plancka metodą fotoelektryczną. W eksperymencie przewidziano trzy badania, Badanie zależności natężenia prądu fotokomórki od natężenia padającego światła Badanie natężenia prądu fotokomórki od długości fali padającego światła Wyznaczanie stałej Plancka 3.1. Panel użytkownika Panel użytkownika składa się z dwóch pól menu z przyciskami, wirtualnego magazynka na aparaturę pomiarową, oraz przycisku wirtualnego notatnika. Aparatura pomiarowa po jej
wybraniu z wirtualnego magazynku jest umieszczania na widoku stołu laboratoryjnego tworzącego tło panelu użytkownika. Na rys. 6 przedstawiono widok panelu użytkownika z zaznaczonymi obiektami menu, wirtualnego magazynka i notatnika. Przeznaczenie wybranych obiektów jest następujące,
„Podłącz Przyrządy”. Po podłączeniu przyrządów i włączeniu zasilania należy ręcznie połączyć interfejsy bezprzewodowe bluetooth łączący panel sterowania monochromatora z laptopem oraz zgasić światło, w tym celu postępuj zgodnie z rys. 9.
Rys. 7 Wybór aparatury
Rys. 8 Podłączanie aparatury
Rys. 9 Włącznie komunikacji bluetooth i zgaszenie światła
3.3. Wykonanie ćwiczenia
W trakcie wykonywania wirtualnego ćwiczenia należy odpowiednio ustawić aparaturę i wybrać program obsługi zbierania danych pomiarowych z wirtualnego laptopa. Zebrane punkty pomiarowe są zapisane w wirtualnym laptopie o ile jest włączone jego zasilanie. Włączenie danego programu nie powoduje skasowania danych zebranych w trakcie obsługi innego programu wirtualnego laptopa, do których można zawsze wrócić ponownie wychodząc do menu głównego i wybierając dany program. Dane można skasować i podglądać włączając okno przeglądania danych poprzez wybranie przycisku „Pomiary” lub kliknięcie na pulpit wirtualnego laptopa w trakcie zbierania danych, tak jak pokazano to na rys. 10. Okno przeglądania i kasowania danych przedstawiono na rys. 11. W celu skasowania niechcianego punktu pomiarowego kliknij na komórkę tablicy zawierającą ten punkt pomiarowy i wciśnij przycisk „Usuń Pomiar”, lub skasuj wszystkie pomiary wybierając przycisk „Usuń Wszystkie”, zgodnie z rys. 11.
Rys. 12 Eksperyment wyznaczania stałej Plancka
3.3.2. Badanie zależności natężenia prądu fotokomórki od natężenia światła
W celu zbadania zależności natężenia prądu fotokomórki w funkcji natężenia światła postępuj zgodnie z następującymi krokami,
Rys. 13 Badanie zależności natężenia światła w funkcji natężenia prądu fotokomórki
3.3.3. Badanie zależności natężenia prądu fotokomórki od napięcia
W celu zbadania zależności natężenia prądu fotokomórki w funkcji przyłożonego napięcia postępuj zgodnie z następującymi krokami,
automatycznie po naciśnięciu odpowiednich przycisków, które umożliwiają na dopasowanie odpowiednich krzywych do danych pomiarowych np. linii prostej oraz zwrócenia współczynników dopasowania i ich przeliczenie na odpowiednie wartości np. stałej Plancka i pracy wyjścia (zobacz rys. 17).
Rys. 15 Okno analizy wyników i generowania sprawozdania
Rys. 16 Okno rozdziału 3 programu generowania sprawozdania
Rys. 17 Okno analizy danych pomiarowych
