3.2 Градуировка монохроматора

Прежде, чем проводить исследование, необходимо проградуировать монохроматор. Градуировка монохроматора осуществляется визуально путем наблюдения в плоскости выходной щели линий спектра через окуляр зрительной трубы. Для градуировки используется ртутная лампа ДРШ, которая в видимой области спектра дает несколько ярких линий излучения, хорошо различимых по цвету:

- фиолетовые 4047 Å и 4078 Å;

- синяя 4358 Å;

- относительно слабая зелено – голубая 4916 Å;

- яркая зеленая 5461 Å;

- желтый дуплет 5770 – 5791 Å;

- красная неяркая 6234 Å;

- красные слабые 6716 Å и 6907 Å.

Для повышения точности градуировки необходимо:

1 В выходной трубе заменить патрубок со щелью патрубком со

зрительной трубой.

2 На оптической скамье установить ртутную лампу ДРШ и конденсор.

3 Включить в сеть пульт питания.

4 Тумблером ДРШ и кнопкой поджига включить ртутную лампу.

5 Ртутную лампу и конденсор расположить на оптической скамье так,

чтобы световой пучок был узким и попал в центр входного отверстия

щели.

6 Через окуляр зрительной трубы рассмотреть спектральные линии,

фокусируя их с помощь маховичка 12 и окуляра зрительной трубы.

7 Вращая барабан 13, подвести к указателю соответствующую линию

спектра и снять показания шкалы барабана.

8 Аналогичные измерения провести для других линий спектра.

9 Данные измерений занести в таблицу 3.1 и построить график

градуировки , где N – отсчет по шкале барабана.

( График строят на миллиметровой бумаге).

Таблица 3.1

λ
N

3.3 Исследование зависимости фототока от длины волны

падающего света

Для исследования спектральной зависимости фототока на монохроматоре заменяют патрубок со зрительной трубой патрубком с выходной щелью и ртутную лампу ДРШ лампой накаливания К 12, дающей сплошной спектр излучения.

Фотоэлемент устанавливают за выходной щелью монохроматора на оптической скамье так, чтобы излучение, выходящее из щели, попадало на фотокатод, и собирают схему для исследования, которая приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 Электрическая схема для исследования спектральной

характеристики фотоэлемента:

Э – фотоэлемент; А – микроамперметр со световым указателем;

В – выпрямитель; V – вольтметр.

Для выполнения работы необходимо произвести измерение в следующем порядке.

1. Включить лампу К 12.

2. Лампу К 12 и конденсор расположить на оптической скамье так, чтобы световой пучок был узким и попал в центр входного отверстия щели.

3. Установить ширину щели 1,5 – 2 мм.

4. Снять с арретира микроамперметр и включить осветитель его шкалы.

5. Включить выпрямитель В и установить на фотоэлементе напряжение, соответствующее току насыщения (по указанию преподавателя или лаборанта).

6. Вращая барабан 13 в пределах делений, соответствующих градуировке, получить максимальное значение фототока. Записать показания барабана N_max , по градуировочному графику определить соответствующую длину волны λ_max.

7. Постепенно уменьшая длину волны (смещаясь в стороны фиолетовой части спектра через 100 делений барабана), измерять соответствующее значение фототока до тех пор, пока ток станет практически равным 0.

8. Вернуться к N_max и произвести измерения тока, изменяя длину волны в другую сторону через 100 делений барабана – в сторону красной части спектра.

Внимание! Для того, чтобы не сбить градуировку барабана, не доводить указатель барабана до конца шкалы на 100 делений в ту и другую стороны.

9. Результаты измерений занести в таблицу 3.2.

10. Построить график и по графику определить красную границу фотоэффекта.

11. По красной границе определить работу выхода электрона из фотокатода.

Таблица 3.2

n
λ
I

3.4 Техника безопасности

1 Без разрешения преподавателя или лаборанта установку не включать

2 При градуировке монохроматора избегать прямого попадания излучения ртутной лампы в глаза.

3 Не касаться руками поверхностей линз.

4 По окончании работы отключить установку от сети.

3.5 Вопросы для самоподготовки

1 Сущность и законы внешнего фотоэффекта.

2 Устройство и принцип работы монохроматора.

3 Устройство фотоэлемента с внешним фотоэффектом.