- •«Изучение спектральных закономерностей внешнего фотоэлектрического эффекта»
- •I. Цель работы
- •II. Указания по подготовке к работе
- •III. Основные теоретические положения
- •3.1. Общее представление о волновых и корпускулярных свойствах света.
- •3.2. Основные закономерности фотоэффекта.
- •IV. Описание рабочей установки и методики измерений
- •V. Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений
- •Градуирование шкалы барабана монохроматора.
- •Получение спектральной характеристики фотоэлемента. Определение красной границы фотоэффекта и работы выхода электронов.
- •VI. Указания по оформлению отчета
- •VII. Контрольные вопросы
- •VIII. Литература
IV. Описание рабочей установки и методики измерений
В лабораторной работе для изучения явления внешнего фотоэффекта используется вакуумный фотоэлемент. Конструкцию вакуумного фотоэлемента можно представить следующим образом (рис.4). Фотоэлемент имеет сферическую стеклянную колбу с фотокатодом из светочувствительного вещества, которое нанесено на внутреннюю поверхность колбы (заштриховано на рис.4).
Фотокатод освещается через оставленную чистой часть колбы (через окошко). Анод выполняется, как правило, в виде кольца или петли из тонкой поволоки и располагается в центре колбы. Катод и анод выводятся на цоколь. В схемах, где применяют фотоэлемент, между катодом и анодом включается напряжение, и подбирается такое его значение, чтобы обеспечить ток насыщения фотоэлемента.
Экспериментальная часть работы состоит из трех упражнений:
1) градуирование шкалы отсчетного барабана монохроматора;
2) получение спектральной характеристики и определение «красной границы» фотоэффекта и работы выхода электронов из материала фотокатода;
3) получение вольтамперной характеристики фотоэлемента.
Для выполнения работы используется экспериментальная установка, схема которой представлена на рис.5.
На рисунке – позиция 1 - спектральный прибор: монохроматор УМ-2, который осуществляет разложение белого света в спектр. Белый свет от источника 6 - лампы накаливания – направляется с помощью линзы 5 на входную щель 3 монохроматора. Диспергирующим элементом монохроматора является призма 7, которая поворачивается вокруг своей оси с помощью барабана 8. При повороте призмы та или иная часть спектра направляется на
выходную щель 4 монохроматора. Регулированием ширины выходной щели с помощью микрометрического винта можно “вырезать” узкий монохроматический участок спектра (линию определенного цвета). Таким образом, выходная щель монохроматора является монохроматическим источником света, который направляется на фотоэлемент 2. Фотоэлемент включен в электрическую цепь так, что между катодом и анодом приложено напряжение, ускоряющее электроны в направлении анода. Напряжение подается с блока питания БП-I (ВСА-4К) через потенциометр П 11. С помощью потенциометра П можно изменять напряжение между анодом и фотокатодом. Сила фототока и напряжение измеряются с помощью микроамперметра 9 и вольтметра 10, соответственно. Микроамперметр и источник света 6 подключены ко второму источнику питания БП-2.
V. Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений
Приборы и принадлежности:
Монохроматор УМ-2, фотоэлемент, блоки питания БП-1 и БП-2,
лампа накаливания, линзы, потенциометр П, вольтметр, микроамперметр, ключи и.
Для выполнения работы включить в сеть блоки питания БП-1 и БП-2 и прогреть их в течение 2-3 минут. Установить источник света 6 на оптической скамье на расстоянии 15-20 см от входной щели монохроматора. Включить тумблеры «сеть» и вилку в розетку 12В для питания лампы накаливания.
Упражнение №1