13. Дайте визначення затримуючої напруги. З якою фізичною величиною, що характеризує фотоефект, вона безпосередньо пов’язана?

Із вольт-амперної характеристики вакуумного фотоелемента видно, що фотострум існує і в області від’ємних напруг від 0 до –U_з. Це пояснюється тим, що фотоелектрони, вибиті із речовини, володіють відмінною від нуля початковою кінетичною енергією, яка визначається співвідношенням:

,

де е – заряд електрона, U_з – затримуюча напруга.

Затримуюча напруга – це така від’ємна напруга, яку потрібно прикласти до фотоелемента, щоб струм через нього став рівний нулю. Вона називається затримуючою, бо при її прикладанні фотоелектрони, які вибиті з катода фотонами, не долітають до анода, а повністю затримуються негативною напругою, прикладеною до фотоелемента і струм через фотоелемент стає рівний нулю. Затримуюча напруга безпосередньо пов’язана із максимальною швидкістю вильоту фотоелектрона v_max

14. Що називається червоною межею фотоефекту і як її можна визначити експериментально?

Для кожної речовини існує «червона межа» фотоефекту – максимальна довжина хвилі або мінімальна частота випромінювання , за якої ще спостерігається фотоефект Вона називається так тому, що значення довжин хвилі для більшості речовин лежить в інфрачервоній і червоній областях спектру випромінювання.

Якщо врахувати, що

, (11.4)

то формулу Ейнштейна для фотоефекту запишемо так:

,

звідки

15. Дайте визначення роботи виходу електрона з металу. Як можна знайти її значення за допомогою явища зовнішнього фотоефекту?

Робота виходу електрона – це енергія, яка потрібно затратити для того, щоб вирвати електрон з металу. Для знаходження роботи виходу потрібно знайти червону межу фотоефекту, тоді

Лабораторна робота №4 Визначення довжини хвилі лазерного випромінювання методом інтерференції світла у біпризмі Френеля Контрольні запитання

1. Відповідно якого закону змінюється освітленість екрана, де спостерігається інтерференція від біпризми Френеля?

Інтерференційна картина характеризується чергуванням на екраніі стійких максимумів і мінімумів освітленості.

Відстань від центра інтерференційної картини до k-тої світлої смуги визначиться формулою:

2. Чому тупий кут біпризми повинен бути близьким до 180⁰ ?

Тому що в цьому випадку заломний кут біпризми φ буде достатньо малим.

Оскільки заломний кут біпризми малий, можна з достатньою точністю вважати, що S₁; S₂ і S лежать в одній площині, перпендикулярній до оптичної осі і спрощується формула для розрахунку мінімумів і максимумів інтенсивності освітленості екрана.

3. Виведіть формулу для знаходження довжини світлової хвилі, відстані між світлими смугами, ширини інтерференційної картини і числа смуг на екрані у випадку інтерференції за допомогою біпризми Френеля.

Біпризма Френеля являє собою дві призми з малими заломними кiутами , складеними основами (рис.3.1). Світло від щілини S після заломлення в біпризмі ділиться на два пучки, що перекриваються. Складається враження, що пучки випромінюються двома уявними зображеннями щілини S₁ і S₂, які є когерентними джерелами світла.

Рис. 3.1	Рис.3.2

При цьому за біпризмою в області перетину пучків спостерігається інтерференційна картина у вигляді чергування світлих і темних смуг, паралельних до щілини S.

При заданому значенні (у даній біпризмі =15′) відстань від центра екрана Е до світлої смуги (т.с) визначимо із рис. 3.2. За умови, що має місце рівність:

, (3.3)

звідки

, (3.4)

де – різниця ходу променів, – відстань від джерела до екрана, – відстань між джерелами. Із (3.2) для світлих смуг маємо:

Оскільки інтерференційні максимуми спостерігаються за умови, що , де k = 0, ±1, ±2…формула (3.1),то відстань від центра інтерференційної картини до k-тої світлої смуги визначиться формулою:

(3.5)

Звідси знаходимо відстань між сусідніми світлими смугами:

Рис. 3.3

. (3.6)

Відстань між сусідніми світлими смугами одночасно є шириною світлої смуги.

Вимірюючи ширину інтерференційних смуг Δl, відстань між уявними джерелами t і відстань від джерела до спостережуваної інтерференційної картини L, можна визначити довжину хвилі випромінювання у вакуумі λ₀:

(3.7)

Відстань між уявними джерелами t можна визначити, знаючи показник заломлення скла біпризми n =1,5 і її заломний кут α =15′ то вимірявши відстань r між щілиною S і призмою.

Оскільки заломний кут біпризми малий, можна з достатньою точністю вважати, що S₁; S₂ і S лежать в одній площині, перпендикулярній до оптичної осі. З рис. 3.3 знаходимо, що:

, (3.8)

Кут відхилення пов’язаний із заломним кутом φ за формулою

Тоді:

(3.9)

Отже:

(3.10)