Обработка результатов

1. По данным таблицы 3.1 на одном графике построить вольт-амперные характеристики, т.е. зависимость , вакуумного фотоэлемента для различных освещённостей.

2. По данным таблицы 3.2 построить световую характеристику, т.е. зависимость .

3. Определить интегральную чувствительность фотоэлементаγ, используя световую характеристику, поскольку эта зависимость при малых освещенностях носит почти линейный характер. Для этого по графику зависимости определить угловой коэффициент(см. рис. 2.4) и рассчитать по формуле .S – площадь фотокатода, для фотоэлемента CЦB .

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление внешнего фотоэффекта?

2. Напишите уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта и разъясните его смысл.

3. С помощью уравнения Эйнштейна объясните I и II законы фотоэффекта.

4. Чем объясняется наличие красной границы фотоэффекта?

5. Опишите устройство и принцип действия вакуумного фотоэлемента.

6. Почему фотоэлектрические измерения чувствительны к природе и состоянию поверхности фотокатода?

7. Что называется чувствительностью фотоэлемента? В чем она измеряется?

8. Как определялась чувствительность фотоэлемента?

9. Расскажите о порядке опыта при снятии вольт-амперной характеристики.

10. Объясните вольт-амперные характеристики, соответствующие двум различным освещённостям катода при неизменной частоте света.

11. Опишите порядок опыта при снятии световой характеристики.

12. Как объяснить наблюдаемую на опыте зависимость силы фототока насыщения от освещенности фотоэлемента?

13. Дайте определение основных фотометрических понятий: световой поток, освещенность, сила света. В каких единицах они измеряются?

Литература

[2, §9]; [3, § 175 – 181]; [4, § 68]; [5, § 4]; [6, § 202 – 204].

Лабораторная работа № 4

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ВНЕШНЕГО ФОТОЭФФЕКТА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ

И РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ МЕТАЛЛА

Оборудование – оптическая скамья; лазер ЛГ-75 с блоком питания; поляризатор; анализатор; измерительный блок со встроенным фотоэлементом Ф-28, вольтметром и микроамперметром.

Цель работы – снять вольтамперную и световую характеристику вакуумного фотоэлемента; определить максимальную скорость и работу выхода электронов из металла.

Описание установки

Установка, на которой выполняются задания данной лабораторной работы, схематически представлена на рис. 2.5. Все детали установки расположены на оптической скамье 1. Заключенный в металлическую

Рис.2.5 Внешний вид лабораторной установки 1 – оптическая скамья, 2 – лазер, 3 - 6 – рейтеры, 7 – измерительный блок, БП – блок питания, П – поляризатор, А – анализатор, ФЭ – фотоэлемент, V – вольтметр, А – макроамперметр, R – ручка регулятора

трубку газовый лазер 2 установлен горизонтально на неподвижной опо-ре, закрепленной на оптической скамье рейтера 3. За выходным окном лазера на оптической скамье находятся рейтеры 4 и 5, несущие поля-ризатор П и анализатор А, соответственно. На рейтере 6 расположен измерительный блок 7 со встроенным фотоэлементом Ф-28 ФЭ, вольт-метром V и микроамперметром А. Измерительный блок с помощью кабеля подключается к сети переменного тока напряжением 220 В.

На передней панели измерительного блока расположены: перек-лючатель «Сеть» для включения измерительного блока; переключатели «ПР» и «ОБР» для выбора полярности включения фотоэлемента в электрическую цепь («ПР» – прямое включение, «ОБР» – обратное включение); ручка регулятора R, с помощью которой устанавливается напряжение, подаваемое на фотоэлемент.

В работе предполагается проведение исследования характеристик фотоэлемента при различной его освещённости. В качестве источника излучения используется гелий-неоновый лазер с эллиптически поляризованным излучением длиной волны мкм. Для изменения интенсивности излучения, падающего на фотокатод, используется система поляризатор – анализатор.

Излучение лазера, проходя через поляризатор, становится плоскополяризованным. Этот плоскополяризованный свет проходит через анализатор. Тогда, в соответствии с законом Малюса, интенсивность света I, вышедшего из анализатора, равна

, (2.10)

где – интенсивность света падающего на анализатор; – угол между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора.

Таким образом, при изменении угла между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора (рис. 2.6 ) интенсивность света прошедшего анализа-тор будет меняться от придопри.

ВНИМАНИЕ! НАДО ПОМНИТЬ, ЧТО ПОПАДА-НИЕ В ГЛАЗА ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ОПАСНО ДЛЯ ЗРЕНИЯ, ПОЭТОМУ ПРИ РАБОТЕ С ЛАЗЕРОМ НЕОБХОДИМО СОБЛЮДАТЬ ПРЕДОС-ТОРОЖНОСТИ. ВСЕ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ УСТАНОВКИ ПРОИЗВОДЯТСЯ ТОЛЬКО ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ИЛИ ДЕЖУРНЫМ ЛАБОРАНТОМ ПРАКТИКУМА. ВСЯКОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЛАЗЕРА КАК ВО ВКЛЮЧЕННОМ, ТАК И В ВЫКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ СТУДЕНТАМ КАТЕГОРИЧЕСКИ ВОСПРЕЩАЕТСЯ.