Išorinio fotoefekto dėsnių tyrimas (2)

Ištrauka

IŠORINIO FOTOEFEKTO DĖSNIŲ TYRIMAS

Darbo užduotis. Ištirti vakuuminio fotoelemento voltamperinę ir šviesinę charakteristikas.

Teorinė dalis. Elektronų spinduliavimas iš kietųjų kūnų (metalų, puslaidininkių, dielektrikų) ir skysčių,
absorbavus jiems elektromagnetinių bangų energiją, vadinamas išoriniu fotoefektu. Metalo atomų
valentinius elektronus kristale galima laikyti esančiais
potencinės energijos duobėje (1 pav.), kai laikoma, jog be galo
toli nuo metalo nutolusio elektrono energija yra lygi nuliui. Ši
energija atitinka vadinamąjį vakuumo lygmenį. Tada metale
esančių elektronų potencinė energija yra neigiama. 0K
temperatūroje jie užima visus žemiausius leistinus energijos
lygmenis, žinoma, kai kartu galioja Paulio draudimo principas.
Aukščiausias metalo elektronų lygmuo 0K temperatūroje
vadinamas Fermio lygmeniu. Fermio lygmens ir valentinės
juostos dugno energijų skirtumas WF vadinamas Fermio
energija. Šis dydis visuomet yra teigiamas. Elektrono
išlaisvinimo darbas A (1 pav.) lygus vakuumo (nulinės
energijos) ir Fermio lygmenų skirtumui. Jis priklauso nuo
metalo rūšies ir paviršiaus būsenos (defektų, priemaišų).

Aparatūra ir darbo metodas. Aparatūros principinė schema pateikta 2 paveiksle. Čia E - kintamosios
įtampos šaltinis, kuriuo lygintuvo L įėjimo gnybtuose keičiama kintamoji įtampa; V – voltmetras; A –
mikroampermetras; F – fotoelementas; K – katodas; A – anodas.