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高精度に仕事関数を測定できる物理実験教材の実現と学校現場での活用実践

高精度测量功函数并在学校实用的物理实验教材的实现

基本信息

批准号：
22K03000
负责人：
大向隆三
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03000/
关键词：
仕事関数物理実験教材中空陰極放電管

项目摘要

高校や大学で利用できる光電効果実験教材の開発を目的に、我々が独自に提案している中空陰極ランプを用いた仕事関数測定法の実用化を狙っている。R4年度は今までにこの方法で実施例のないカリウム（K）を対象として仕事関数の測定を試みた。特に、従来までの我々の研究手法とは異なり、市販のランプ、すなわちバッファガス（Ne）が封入されたランプを用いて、放電した状態での測定を行った。市販の製品を使用して仕事関数を測定できることが示されれば、我々の仕事関数測定法の汎用性を主張でき、技術的メリットを強くアピールできる。実験ではハロゲンランプからの出力光をバンドパスフィルターに通して単色化し、ランプ陰極へ照射した。ランプに印加する電圧は100Vから600Vまで、100V刻みで変えた。印加電圧100Vでは放電しないが、バッファガスがランプに封入されているので200V以上では放電した状態であった。単色光の波長を420nmから650nmまで変化させ、光の照射によって生じたランプ電極間のインピーダンス変化をロックイン増幅器で検出した。実験の結果、すべての印加電圧でKの仕事関数は1.71eVを超えることはなかった。光電子分光法で測定されたKの仕事関数は2.29eVと報告されていて、20%程度小さな値となった。しかし、この実験で得られた光電効果信号強度の波長依存性は、量子効率を勘案したモデルとよく一致していた。今後、この不一致の原因について実験方法の妥当性も含めて物理的な考察を深める必要がある。

For the purpose of developing teaching materials for universities and colleges, we propose to implement the hollow cathode measurement method independently. In R4, we will test the implementation examples of this method today and test the number of officials. The research methods of special and future development are different from those of market research, and the measurement of the state of the country is carried out. Market product usage and measurement of the number of factors, we believe that the number of factors, the general applicability of technical factors, the number of factors. The light source of the lamp is different from the light source of the lamp. The voltage is 100V, 600V and 100V respectively. The Inca voltage is 100V, and the Inca voltage is more than 200V. The wavelength of single color light is from 420nm to 650nm, and the wavelength of single color light is from 420 nm to 650 nm. As a result, the voltage difference between the voltage and the current is 1.71eV. Photoelectron spectroscopy was used to determine the correlation coefficient of K at 2.29eV. The wavelength dependence of the signal intensity of the photoelectric effect and the quantum effect are obtained. In the future, the reasons for this inconsistency are discussed in detail. The appropriateness of the method is discussed in detail.