Порядок выполнения работы

1. Составить таблицу для записей результатов измерений (табл. 7.1)

Таблица 7.1

Экспериментальные результаты

№	N, 1/мм	L, м	d, мм		, м	, м
1	50
2	100
3	150

2. На расстоянии L от лазера (расстояние задается преподавателем) перпендикулярно лазерному лучу установить экран.

3. С помощью блока дифракционных решеток установить на пути лазерного луча дифракционную решетку с количеством штрихов на миллиметр, равным 50 (N = 50 1/мм).

4. С помощью линейки с ценой деления 1 мм измерить расстояние на экране между центральным и первым максимумами дифракционной картины (d). Данные занести в табл. 7.1.

5. Процедуры, описанные в пунктах 3 и 4, повторить еще для двух дифракционных решеток с количеством штрихов на миллиметр равным 100 и 150.

6. Вычислить значение , используя формулу

.

7. Рассчитать длину волны лазерного излучения по формуле

,

где N измеряется в 1/мм. Данные занести в табл. 7.1.

8. Рассчитать погрешность измерения длины волны () с помощью формулы:

.

9. Рассчитать средние значения длины волны (_ср) и выбрать из трех максимальную погрешность (_max).

10. Записать окончательный результат в виде

Контрольные вопросы

1. Чем дифракционный спектр отличается от призменного?

2. Метод зон Френеля, его применение к объяснению дифракции Френеля и Фраунгофера.

3. Условия получения спектров 1-го и 2-го порядка.

4. Как определить максимально возможный порядок спектра?

5. Зависит ли интенсивность спектральных линий от порядка спектра?

Литература

Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 4. М,: «Наука», 1998, § 5.5 – 5.6.

Работа №8

Исследование свойств фотосопротивления

Цель работы: изучение явления фотоэффекта и экспериментальное исследование характеристик фотосопротивления.

Приборы и принадлежности: фотосопротивление, источник света определенной мощности, оптическая скамья, на которой расположены фотосопротивление и лампа, измерительная электрическая цепь.

Основы теории фотоэффекта

Фотоэффект – это явление освобождения электронов от связи с атомами под действием света. При внутреннем фотоэффекте электроны, потеряв свою связь с атомом, становятся свободными, но остаются внутри вещества, увеличивая его электропроводность. Внутренний фотоэффект наблюдается в полупроводниках и изоляторах. Сопротивление полупроводника может существенно зависеть от освещенности. Такой полупроводник называют фотосопротивлением. При внешнем фотоэффекте электроны выходят за пределы освещаемого вещества.

Внешний фотоэффект был открыт в 1887 г. немецким ученым Г. Герцем, обнаружившим уменьшение заряда шаров разрядника под действием ультрафиолетового излучения. Внешний фотоэффект можно наблюдать с помощью простой электрической цепи (рис. 8.1), одним из основных элементов которой является фотоэлемент. Он состоит из фотокатода (отрицательно заряженного эмиттера фотоэлектронов) и анода (положительного электрода).

Рис. 8.1. Схема установки для изучения фотоэффекта

Энергия падающего на фотокатод света поглощается электронами, которые, вылетев из отрицательного катода, далее движутся к положительному аноду и тем самым замыкают цепь. При этом включенный в цепь миллиамперметр фиксирует ток (фототок). Энергия света, падающего в единицу времени на единицу поверхности, называется интенсивностью (Ф).

Вольтамперной характеристикой фотоэлемента называется зависимость фототока Iот напряженияU, приложенного к электродам. Эти кривые, полученные при двух различных фиксированных значениях интенсивности (Ф₁>Ф₂) и определенной частоте излучения, показаны на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Зависимость силы фототока от приложенного напряжения. Кривая 2 соответствует большей интенсивности: