Часть 2. Опыты по волновым свойствам света с лазером
Опыт 6. Демонстрация внутреннего устройства лазера в рабочем состоянии
Снимите металлический кожух с лазера. Установите перед лазером защитный экран. Включите вилку сетевого шнура в сетевую розетку (с РНШ – 210 В). Установите ручку управления «Яркость» в среднее положение. Поставьте переключатель «Сеть» в положение «Вкл». По истечении 3-5 сек осуществляется автоматическое включение. Ручку «Яркость» установите в оптимальное положение - крайнее, против часовой стрелки или близкое к этом. При таком положении ручки «Яркость» мощность излучения максимальна н максимален ресурс лазера.
ПОРЯДОК ВЫКЛЮЧЕНИЯ ЛАЗЕРА:
Выведите «Яркость» а крайнее положение против часовой стрелки.
Переведите переключатель «Сеть» в положение «Откл».
Отключите сетевой шнур от сетевой розетки
Опыт 7. Наблюдение поляризованности лазерного излучения
П
оставьте
на пути пучка лазера один поляроид,
вращением последнего можно добейтесь
практически нулевой освещенности
экрана.
Вывод:
|
|
Опыт 8. Демонстрация интерференции на бипризме Френеля
У
становка
состоит из лазера, бипризмы, линзы,
экрана. Вся предварительная настройка
установки заключается в том, чтобы пучок
лучей лазера проходил сквозь центральную
часть линзы и делился ребром линзы
пополам.
В начале линзу установить так, чтобы на экране были видны два изображения источника света. Плавно удаляйте линзу от бипризмы и получите интерференционную картину. Опишите ёё и объясните её возникновение.
|
|
|
Опыт 9. Дифракция от нити
Л
азер
установите на скамье ФОС. Световой пучок
лазерного излучения двояковогнутой
линзой (из набора линз и зеркал) расширьте
так, что на экране можно видеть световое
пятно размером с пятикопеечную монету.
За линзой установите диск, в держатель которого вставлена рамка с натянутой проволокой диаметром 0,1—0,2 мм. Используя рейтер с винтом, на пути светового пучка наклоном диска установите проволоку. На экране получите изображение чередующихся светлых пятен, разделенных темными промежутками. С помощью объектива от ФОС сфокусируйте получившееся изображение. Зарисуйте и опишите получившуюся картину.
|
|
|
|
|
Опыт 10. Наблюдение дифракции от ученического пера (с лазером)
Для демонстрации этого явления на пути лазерного пучка, расходимость которого увеличена рассеивающей линзой, помещают предмет (любой) с резко очерченным краем: карандаш, линейку и т.п. Опишите характер границ изображения на экране. Как зависит эффект демонстрации зависит от расстояния между предметом и экраном?
|
|
|
Работа № 16 Демонстрационный эксперимент при изучении законов внешнего фотоэффекта
Цель работы:
изучить содержание и методику изучении темы;
изучить основные приборы, использующиеся при проведении демонстраций по теме;
овладеть техникой и методикой основных демонстраций по теме.
При подготовке к работе следует:
изучить основное содержание темы по учебнику;
познакомиться с экспериментом, предлагаемом в учебнике по теме;
Перед выполнением работы необходимо знать:
понятие фотоэффекта и его законы;
уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и его качественное обоснование;
основное оборудование для проведения опытов, иллюстрирующих явление фотоэффекта и его законы;
понятие тока насыщения;
понятие задерживающего напряжения;
понятие работы выхода;
обязательные демонстрации до данной теме.
Опыт 1. Обнаружение фотоэффекта
Оборудование: осветитель ультрафиолетовый «Фотон», электрометр, цинковая и медная пластины, стеклянная пластина.
З
адание
1. Соберите
установку, состоящую из электрометра
и осветителя ультрафиолетового «Фотон».
Наждачной бумагой зачистить цинковую пластину, укрепить ее на стержне электрометра зачищенной стороной к «Фотону». «Фотон» должен быть на уровне пластины, на расстоянии 15-20 см от нее.
Зарядив пластину отрицательно с помощью эбонитовой палочки или преобразователя «Разряд» (стрелка электрометра должна достаточно сильно отклониться), включить «Фотон».
Как изменяются показания электрометра? Что происходит с зарядом пластины? Почему это происходит?
|
|
Задание 2. Зарядите пластину положительно и повторите опыт.
Изменяются ли показания электрометра? В чем причина?
|
|
Задание 3. Повторите опыт по заданию 1, но перед включением «Фотона» поместите между ним и пластиной стеклянную пластину.
Изменяется ли заряд пластины? Объясните причину этого явления.
|
|
Задание 4. Повторите опыт по заданию 1, заменив цинковую пластину на медную.
Изменяется ли заряд пластины? Объясните причину этого явления
|
|
Опыт 2. Зависимость фототока от напряжения
Оборудование: фотоэлемент Ф-26, вольтметр с добавочным сопротивлением, рассчитанным на напряжение 250 В, зеркальный гальванометр (М1032-МЗ), источник электропитания регулируемого постоянного тока.
Соберите цепь по схеме
Установите фотоэлемент на уровне осветителя на расстоянии примерно 30 см от него. Ручку потенциометра выпрямителя ВУП поверните на нулевую метку шкалы. Включите осветитель, и медленно поворачивайте ручку потенциометра. Пронаблюдайте зависимость силы фототока от напряжения.
Почему, начиная с некоторого напряжения сила фототока не меняется? Как называется такой фототок?
|
|
|
Верните ручку потенциометра в нулевое положение, отодвиньте фотоэлемент на расстояние 40 см от осветителя. Вращая ручку потенциометра, наблюдайте за зависимостью силы фототока от напряжения. Сравните токи насыщения в первом и втором опытах.
Что показывают результаты этих двух опытов?
|
|
Как на основе имеющихся приборов показать наличие красной границы фотоэффекта?
|
|
Опыт 3. Зависимость задерживающего напряжения от частоты света
Оборудование: фотоэлемент Ф-26, вольтметр с добавочным сопротивлением, рассчитанным на напряжение 1,5 В, зеркальный гальванометр (М1032-МЗ), источник электропитания регулируемого постоянного тока ИЭПП.
Соберите
цепь по схеме
Установленный в рейтере оптической скамьи фотоэлемент приблизьте на расстояние около 10-15 см и поворотом корпуса закройте окно фотоэлемента.
Ручку потенциометра поставьте в крайнее нижнее (по схеме) положение. Включите осветитель зеркального гальванометра, переключатель чувствительности установите в положение «х1» и с помощью корректора направьте световой указатель на нулевую метку шкалы.
Включите осветитель проекционного аппарата (обратите внимание на неподвижность измерительных приборов).
Медленно поворачивая корпус фотоэлемента, направьте окно к осветителю, при этом указатель гальванометра отклоняется примерно на два деления. Снова верните в прежнее положение корпус фотоэлемента, вставьте в пазы синий светофильтр и поверните корпус медленно к осветителю.
Как изменились показания гальванометра?
|
Повторите опыт с желтым и красным светофильтром. Что наблюдается?
|
Какой вывод можно сделать на основании этих опытов?
|
|
Задание 1. Измерение задерживающего напряжения.
Установите синий светофильтр, не меняя схемы и установки (обратить внимание, что к аноду фотоэлемента подключен отрицательный полюс источника тока около 1 В).
С помощью потенциометра (перемещая его ручку вверх) постепенно увеличивать тормозящую разность потенциалов. Ток постепенно убывает.
Как объяснить этот результат?
|
|
Отметьте значение напряжения, при котором фототок станет равным нулю. Оцените значение максимальной кинетической энергии и скорости фотоэлектронов при этих данных, используя соответствующую формулу.
|
|
Проделайте опыты с зеленым и оранжевым светофильтром. Сравните величины задерживающих напряжений, максимальных кинетических энергий фотоэлектронов. Какой вывод можно сделать на основании этих опытов?
|
|
|