Лабораторная работа 8 Исследование внешнего фотоэффекта

Цель: изучение физических принципов работы и характеристик вакуумных фотоэлементов.

Оборудование: фотоэлемент, лампа, набор диафрагм.

Электрическая схема лабораторной установки представлена на рисунке.

Здесь F  фотоэлемент; Л  лампа, световой поток от которой регулируется набором диафрагм Д; V  вольтметр; мкА  микроамперметр; П  потенциометр для регулировки подаваемого напряжения. Лампа Л и фотоэлемент помещены в специальный светозащитный контейнер.

Порядок выполнения работы

Включить лампу Л и источник напряжения фотоэлемента.
Установить заданную преподавателем диафрагму и, меняя напряжение U от 20 до 200 В, снять вольтамперную характеристику I=I(U).
Провести аналогичные измерения при другой диафрагме.
По полученным данным построить график I=I(U).
Определить зависимость силы фототока от величины светового потока, попадающего на фотоэлемент, для чего установить заданное преподавателем значение анодного напряжения (в пределах от 50 до 150 В) и, меняя диафрагмы, измерить соответствующие значения фототока.
Повторить измерения при другом значении анодного напряжения.
По полученным данным построить графики зависимости I=I(Ф), считая световой поток пропорциональным квадрату диаметра диафрагмы.

Контрольные вопросы

Что называют внешним фотоэффектом?
Перечислите законы фотоэффекта.
Записать уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Что такое работа выхода электронов?
Описать принцип действия вакуумного фотоэлемента.

Лабораторная работа 9 Изучение закона Стефана—Больцмана

Цель: определение температуры тела с помощью оптического пирометра, определение постоянной Больцмана.

Оборудование: пирометр, лампа накаливания в металлическом кожухе, блок питания.

Оптический пирометр  прибор, предназначенный для измерения температуры тел по их излучению в оптическом диапазоне (см. рисунок).

Оптический пирометр состоит из зрительной трубы, в фокусе которой находится эталонная лампа накаливания Л. Наведя трубу на исследуемый источник излучения, реостатом r изменяют ток в лампе накаливания Л, добиваясь исчезновения изображения нити лампы на фоне предмета (т. е. добиваются одинаковой яркости источника и лампы). В этом случае температуры нити накала лампы и исследуемого предмета будут одинаковыми. Миллиамперметр, включенный в цепь накала лампы пирометра, предварительно проградуирован по шкале Цельсия по излучению абсолютно черного тела.

Определяемая таким образом (т. е. путем сравнения яркостей) температура тела называется яркостной Т_я. С истинной температурой она связана соотношением

(1)

где  — коэффициент исследуемого в данной работе тела (вольфрамовая спираль кинолампы),  = 3,66 10^–5 К^–1.

Порядок выполнения работы

Включить питание кинолампы и пирометра.
Передвигая трубки окуляра и объектива пирометра, добиться четкого изображения нити пирометра и спирали лампы.
Установить первое из заданных преподавателем значение силы тока в цепи кинолампы.
Изменяя сопротивление реостата пирометра, добиться исчезновения изображения нити на фоне спирали кинолампы. Определить температуру по шкале пирометра.

Примечание. Фильтр Ф (см. рисунок) предназначен для предварительного ослабления яркости исследуемого тела в случае, если его температура превышает 1400 С. Включение фильтра Ф осуществляется поворотом винта на тубусе трубы пирометра. При включенном ослабляющем фильтре измерения проводятся по шкале 1200  2000 С, при выключенном  по шкале 800 1400 С.