Приборы и оборудование

Внешний вид установки для изучения законов фотоэффекта представлен на рис. 5.3.

Она состоит из блока облучения (1), содержащего лампу ДРС-50; блока, содержащего фотоэлемент (2); блока управления и индикации (3).

На передней панели блока управления и индикации размещены кнопка «прям.-обрат» для выбора режима измерения прямой и обратной ветви ВАХ фотоэлемента (4), цифровой индикатор значений фототока (мкА) (5) и напряжения (В) (6) фотоэлемента. Интервал регулирования напряжений кнопками «+» (7), «–» (8), «сброс» (9) от 0 до 10 В – в прямом режиме и от 0 до 1 В – в обратном.

Смена светофильтров осуществляется поворотом держателя (10). Положение «0» соответствует прохождению света без светофильтров, «1» – 407 нм, «2» – 435 нм, «3» – 546 нм, «4» – 578 нм, «5» – перекрывает лампу (шторка).

Изменение освещенности – плавное, с помощью двух поляризационных светофильтров ручкой регулировки (11). При установке фотоприемников их окно совмещается с выходным окном осветителя и закрывается при помощи бленды (12).

Рис. 5.3

Порядок выполнения работы

1. Закрыть шторку, установив держатель светофильтров в положение «5». Бленда должна плотно входить в окошко блока, содержащего фотоэлемент.

2. Включить тумблер «Сеть» блока облучения. Прогреть лампу не менее 10 минут.

3. Включить тумблер «Сеть» на задней панели блока управления и индикации. При этом должны загореться «000». Прогреть не менее 5 мин. В случае необходимости компенсации темнового тока установить «000», воспользовавшись ручками «грубо», «плавно» на панели блока, содержащего фотоэлемент.

4. Установить один из светофильтров, повернув держатель в положение «1», «2», «3» или «4».

5. Установить режим измерения прямой ветви ВАХ.

6. С помощью кнопок «+» и «–» изменять подаваемое на фотоэлемент напряжение с шагом 0,2 В до значений, при которых происходит насыщение фототока.

7. Нажать «сброс». Установить режим измерения обратной ветви ВАХ.

8. Повторить п. 6, изменяя напряжение с шагом 0,02 В до значения, при котором ток станет равным нулю.

9. Построить ВАХ.

10. Сменить светофильтр, повторить п.5–8.

11. Построить ВАХ.

12. Отключить «Сеть» приборов.

13. Найти число фотоэлектронов, выбитых в единицу времени:

, (5.6)

где е = 1.610^-19Кл.

14. Для найденных задерживающих потенциалов U_З, соответствующих двум , оценить постоянную Планка по формуле:

(5.7)

где с = 310⁸ м/с.

15. Оценить погрешность.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит явление внешнего фотоэффекта.

2. Сформулировать законы фотоэффекта.

3. Что такое «красная граница» фотоэффекта.

4. Вывести второй и третий законы фотоэффекта на основе уравнения Эйнштейна.

5. Объяснить ход прямой и обратной ветвей графика зависимости фототока от напряжения между катодом и анодом.

Лабораторная работа № 6

Соотношение неопределенностей для фотонов

Цель работы: экспериментальное подтверждение выполнения соотношения неопределенностей для фотонов.

Приборы и принадлежности: источник света – лазер ЛГ-78, щель с переменной шириной, белый экран, линейка.