Введение 3
Глава 1. Теоретическая часть
1.1. Явление фотоэффекта 6
1.2. История открытия фотоэффекта 7
1.3. Явление внутреннего фотоэффекта 9
1.4. Применение внутреннего фотоэффекта 10
1.5. Основные характеристики фоторезистора 10
Глава 2. Практическая часть
2.1. Приборы и оборудование 14
2.2. Методика выполнения 15
2.3. Порядок выполнения эксперимента 16
2.4. Результаты 17
Заключение 25
Литература 26
Благодаря явлениям интерференции, дифракции и дисперсии света, до конца XIX века многие ученые физики считали, что свет это электромагнитная волна и других представлений не бывает. Однако, о волновой природе света, как единственной, пришлось забыть, начиная с конца XIX - начала XX в. Это связано с тем, что были открыты и изучены такие явления, как фотоэффект, рентгеновское излучение, эффект Комптона, излучение атомов и молекул, тепловое излучение и другие, объяснение которых с волновой точки зрения оказалось невозможным. Объяснение новых экспериментальных фактов было получено на основе корпускулярных представлений о природе света. Возникла парадоксальная ситуация, связанная с применением совершенно противоположных физических моделей волны и частицы для объяснения оптических явлений. В одних явлениях свет проявлял волновые свойства, в других - корпускулярные.
Среди разнообразных явлений, в которых проявляется воздействие света на вещество, важное место занимает фотоэлектрический эффект, то есть испускание электронов веществом под действием света. Анализ этого явления привел к представлению о световых квантах и сыграл чрезвычайно важную роль в развитии современных теоретических представлений. Вместе с тем фотоэлектрический эффект используется в фотоэлементах получивших исключительно широкое применение в разнообразнейших областях науки и техники и обещающих еще более богатые перспективы.
Явление фотоэффекта является одним из важным и ключевым при изучении корпускулярной природы света. Можно сказать, что явление фотоэффекта - это один из столпов познания такого интересного и одновременно сложного раздела физики - «Квантовая физика». И особенно важным является методика по обучению и закреплению изученного материала студентами 3-го курса, изучающими квантовую физику.
Еще хотелось бы выделить один не маловажный аспект. Очень много встречается материала о так называемом внешнем фотоэффекте и очень мало о внутреннем. Его практически не изучают. А это не совсем корректно, особенно в процессе обучения. Внутренний фотоэффект является неотъемлемой частью темы фотоэффект.
Как мы знаем, особенное значение принимает такой вид образовательной деятельности, как умение студентами использовать полученные знания на практике. И в этом случае - выполнение лабораторных работ, как раз и проводит к закреплению изученного материала.
В 2016 году кафедра физики ТувГУ получила в свое распоряжение несколько новых экспериментальных установок по изучению физических явлений в квантовой физике. Благодаря этому кафедра физики имеет возможность внести в образовательный процесс новые лабораторные работы. Однако, на фоне положительной тенденции наблюдаются и некие отрицательные моменты, а именно - отсутствие доступного описания и методики выполнения эксперимента лабораторных работ.
В данной работе мною предпринята попытка провести анализ методики выполнения эксперимента на одной из установок раздела «квантовая физика». Данная установка позволяет изучить явление внутреннего фотоэффекта.
Актуальность моей работы чисто с методической точки зрения заключается в следующем:
• исследовать и апробировать установку по изучению внутреннего фотоэффекта;
• произвести методическую разработку лабораторной работы для данной установки.
Целью моей работы является выполнение полного обзора литературы, изучение явлений, связанных с внутренним фотоэффектом, а также выполнение экспериментального опыта по данной теме. Для достижения данной цели предполагается выполнение следующих задач:
1. Провести обзор соответствующей научной литературы;
2. Провести эксперимент и исследовать полученные данные;
3. Сделать вывод по результатам исследований и дать общее заключение по работе в целом.
Как уже было выше описано, явление фотоэффекта является одним из важным и ключевым при изучении корпускулярной природы света. Можно сказать, что явление фотоэффекта - это один из столпов познания такого интересного и одновременно сложного раздела физики - «Квантовая физика». И особенно важным является методика по обучению и закреплению изученного материала студентами 3-го курса, изучающими квантовую физику.
Одним из интересных в плане изучения является и внутренний фотоэффект. Особый интерес проявляется в исследовании основных характеристик фоторезисторов: вольт-амперная, световая и спектральная.
В данной выпускной квалификационной работе мною была предпринята попытка провести анализ методики выполнения эксперимента на одной из установок раздела «квантовая физика». Данная установка позволяет изучить явление внутреннего фотоэффекта.
Как показывают результаты проведенного эксперимента, попытка удалась, так как во многих графиках явно видно совпадение экспериментальных данных с теоретическими. А это говорит о том, что лабораторная работа по исследованию явления внутреннего фотоэффекта практически готова для применения его в образовательном процессе.
