6- tajriba ishi mavzu: Fotoeffekt qonunlarini tekshirish Ishning maqsadi

6- TAJRIBA ISHI

Mavzu: Fotoeffekt qonunlarini tekshirish

Ishning maqsadi:

Fotoelementning volt-amper xarakteristikasini olish va fotoeffekt qonuniyatlarini o`rganish.

Kerakli jihozlar:

Yorug`lik manbai, o`zgarmas tok manbai, o`zgaruvchan va o`zgarmas tokka mo`ljallangan voltmetr va ampermetr, vakuumli fotoelement FEU-2, o`lchov lineykasi.

Nazariy qism

Fotoeffekt-yorug`lik ta’sirida jism sirtidan elektronning ajralib chiqishidir. Bu hodisani birinchi bo`lib, 1887 yilda G.Gerts kuzatgan. Rus fizigi A.G. Stolotev fotoeffekt hodissasini chuqurroq o`rgandi. A.G. Stoletov tajribasining sxemasi 1-rasmda keltirilgan. Havosi so`rib olingan ballon ichidagi katod K ning sirtiga monoxromatik nurlar dastasi kvarts "KB" darcha orqali tushadi. Sxemadagi potensiometr P elektrodlar orasidagi kuchlanishning qiymatlarini hamda ishorasini o`zgartirishga yordam beradi.

1-rasm 2-rasm

Voltmetr yordamida kuchlanish, fototok esa galvanometr bilan o`lchanadi.

2-rasmda F₁, F₂ va F₃ yorug`lik oqimi uchun fototokning anod va katod orasidagi kuchlanishga bog`liqligini ifodolovchi grafik, ya’ni volt-amper xarakteristikasi tasvirlangan. Rasmdan ko`rinishicha kuchlanishning biror qiymatidan boshlab fototok o`zarmay qoladi, ya’ni to`yinadi. Boshqacha qilib aytganda, fotoelektronlarning barchasi anodga yetib boradi. Fototokning bu qiymati to`yinish toki deb ataladi. Fotokatodga tushayotgan yorug`lik oqimi o`zgartirilsa, to`yinish tokining qiymati ham o`zgaradi. Bu tajribalardan fotoeffektning birinchi qonuni kelib chiqadi. Muayyan fotokatodga tushayotgan yorug`likning spektral tarkibi o`zgarmas bo`lsa, fototokning to`yinish qiymati yorug`lik oqimiga to’g`ri proporsional.

Rasmdan ko`rinadiki anod va katod orasidagi kuchlanish nolga teng bo`lgan holda ham fototok mavjud bo`ladi. Bu shuni ko`rsatadiki kinetik energiyasi katta bo`lgan elektronlar maydon kuchlanganligiga qarshi ish bajaradi va anodga yetib borib anod tokini hosil qiladi. Agar elektr maydon yetarlicha kuchli bo`lsa fotoelektronlar anodga etib bormasdan, o`z energiyalarini sarflab qo’yadilar. Natijada zanjirdagi fototok to`xtab qoladi. Bu holga mos keluvchi tormozlovchi kuchlanishning qiymati "U_m" to`xtatuvchi kuchlanish deb ataladi. Bu vaqtdagi chegaraviy hol uchun

(1)

bu yerdan fotoeffektning ikkinchi qonuni kelib chiqadi: Muayyan fotokatoddan ajralib chiqayotgan fotoelektronlar boshlang`ich tezliklarining maksimal qiymati yorug`lik intensivligiga bog`lik emas. Yorug`likning to`lqin uzunligi o`zgarsa, fotoelektronlarning maksimal tezliklari ham o`zgaradi. Fotoeffekt vujudga kelishi uchun tushayotgan fotonning energiyasi Eynshteyn qonuniga bo`ysunadi.

(2)

Bu yerda, h=6,62  10^-34 J  s Plank doimiysi, v - yorug`lik chastotasi, λ - sirtiga tushayotgan yorug`likning to`lqin uzunligi, A - metall sirtidan elektronning chiqish ishi, v - fotoelektronlarning maksimal tezligi, m - elektron massasi.