Экспериментальная проверка первого закона фотоэффекта

1.

Экспериментальная
проверка первого закона
фотоэффекта
Мамонтов Арсений, 9б класс
Научный руководитель: Базина И.А.
ЛИЦЕЙ №38
НОУ «ЭВРИКА»

2.

АКТУАЛЬНОСТЬ
Фундамент квантовой механики
Почему это важно
Первое подтверждение квантовой
природы света
Основа современных
фотоэлектронных приборов
Ключевое явление для понимания
солнечной энергетики

3.

Цель и задачи исследования
01
02
03
Анализ литературы
Разработка методики
Проведение эксперимента
История открытия и современные
Создание экспериментальной установки
Серия измерений и обработка данных
представления о законе Столетова
для измерения фототока
Цель: экспериментально проверить пропорциональность фототока насыщения интенсивности падающего света

4.

ИСТОРИЧЕСКИЙ КОНТЕКСТ
Открытие фотоэффекта
1887 год
1
Генрих Герц — первое наблюдение: ультрафиолет
облегчает искровой разряд
2
1888–1890
Александр Столетов — систематическое изучение,
1900–1902
3
формулировка первого закона
Филипп Ленард — энергия электронов зависит от
частоты, не от интенсивности
4
1905 год
Альберт Эйнштейн — квантовая теория фотоэффекта

5.

Первый закон фотоэффекта (закон Столетова)
Физический смысл
Рост интенсивности
Больше фотонов → больше выбитых
электронов → больше фототок
Увеличение фототока
Каждый фотон выбивает один
электрон. Рост интенсивности
Сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности светового
излучения
означает рост числа фотонов.

6.

СОВРЕМЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Фотоэффект в технологиях
Солнечные панели
Фотоэлементы
Оптические сенсоры
Фотокатализаторы
Преобразование света в
Камеры, сканеры, системы
Обнаружение изменений
Очистка воды и воздуха
электроэнергию
безопасности
освещённости

7.

Экспериментальная установка
Оборудование
• Источник тока 9 В («Крона»)
• Фоторезистор
(светочувствительный элемент)
• Резистор 1 кОм
• Мультиметр DT-830B
• LED-лампа (источник света)
• Измерительная линейка
Принцип: изменение расстояния до источника света изменяет интенсивность по закону обратных квадратов (E ∝ 1/L²)

8.

Результаты эксперимента
Ключевые наблюдения
При увеличении расстояния L от 10 до 35 см фототок закономерно уменьшается
11×
Падение тока
С 225 до 20 мкА
12×
Изменение 1/L²
Со 100 до 8 м⁻²

9.

Выводы исследования
Закон
подтверждён
Методика
работает
Практическая
ценность
Обнаружена
Разработанная
Результаты
прямая
установка
применимы в
пропорциональнос
пригодна для
школьном
ть между
демонстрации
физическом
фототоком и
закона Столетова
практикуме
величиной 1/L²
Небольшие расхождения объясняются погрешностями измерений
и тем, что фоторезистор — не идеальный вакуумный фотоэлемент

10.

Спасибо за внимание!