1. Закон Столетова: при фиксированной частоте падающего света число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицу времени, пропорциональ­но интенсивности света.

2. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от ин­тенсивности падающего света, а определяется только его частотой.

3. Для каждого вещества существует "красная граница" фотоэффекта, т.е. минимальная частота света, при которой свет любой интенсивности фо­тоэффекта не вызывает. "Красная граница" определяется химической приро­дой вещества и состоянием его поверхности.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ВНЕШНЕГО ФОТОЭФФЕКТА

Цель работы: исследование люкс- и вольтамперных характеристик фотоэлемента.

Оборудование: фотоэлемент, осветитель, источник питания, вольтметр, микроамперметр, ключ, соединительные провода.

Вопросы допуска

1. В чем заключается явление фотоэффекта?

2. Какие зависимости называются люкс- и вольтамперной характеристиками фотоэлемента? Как их получить в данной работе?

3. Поясните, из каких элементов состоит установка Столетова для изучения законов внешнего фотоэффекта. Сравните ее с установкой в вашей лабораторной работе.

С одержание и метод выполнения работы

Порядок выполнения работы

1. Получить зависимость анодного тока насыщения от расстояния между осветителем и фотоэлементом. Измерения следует начинать, расположив их, максимально далеко друг от друга. Затем двигать источник света по направлению к фотоэлементу, через каждые 2 см отмечая соответствующий ток насыщения. Построить график зависимости I_нас (R).

2.Повторить опыт, меняя угол наклона фотоэлемента. Результаты двух опытов представьте на одном графике. Сделайте вывод, от чего зависит фототок насыщения.

3. Постройте вольтамперную характеристику фотоэлемента, т.е. зависимость I(U). Опыт повторите при других различных расстояниях между источником света и фотоэлементом.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение внешнего и внутреннего фотоэффекта, где применяются данные явления?

2. Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта.

3. Какие законы фотоэффекта не могут быть объяснены на основании волновой теории света?

4. Основные понятия квантовой теории света ( энергия, импульс, масса фотона).

5. Как явление фотоэффекта объясняется с точки зрения квантовой теории? Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, поясните его.

6. Что такое "красная граница" фотоэффекта, задерживающее напряжение?

7. Определите энергию фотона с длиной волны .

8. Частота красного света почти два раза меньше частоты фиолетового света. Какова энергия «фиолетового» фотона по отношению к энергии «красного» фотона?

VII. Компьютерное моделирование оптических явлений лабораторная работа № 7 определение радиуса кривизны линзы с помощью колец ньютона

Запустите программу «Открытая физика 1.1». Выберите «Оптика» и «Кольца Ньютона». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения. Необходимое запишите в свой конспект.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

• Знакомство с моделированием явления интерференции света в тонких плёнках.

• Изучение интерференции полос равной толщины в схеме колец Ньютона.

• Определение радиуса кривизны линзы.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

Классическим примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Они наблюдаются при отражении света от воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны (рис.7.1).

Рис.7.1

Если на линзу падает пучок монохроматического света, то световые волны, отражённые от верхней и нижней поверхностей воздушной прослойки, будут интерферировать между собой. При этом образуются интерференционные полосы, имеющие форму концентрических светлых и тёмных колец, убывающей ширины.

В отражённом свете оптическая разность хода с учётом потери полуволны будет равна:

, (7.1)

где d- толщина воздушного зазора. Из рисунка 7.1 следует, что

. (7.2)

Учитывая, что d² является величиной второго порядка малости, то из (7.2) получим: . (7.3)

Следовательно,

. (7.4)

В точках, для которых оптическая разность хода равна:

, (7.5)

возникают тёмные кольца. Из формул (7.4) и (7.5) квадрат радиуса k-ого тёмного кольца будет равен:

(7.6)

Формула (8.6) позволяет определить радиус кривизны линзы

.

Вследствие деформации стекла, а также наличия на стекле пылинок невозможно добиться плотного примыкания линзы и пластины в одной точке. Поэтому при определении радиуса кривизны линзы пользуются другой формулой, в которую входит комбинация из двух значений радиусов интерференционных колец r_m и r_n, что позволяет исключить возможный зазор в точке контакта линзы и стеклянной пластины:

. (7.7)