2 Экспериментальная часть

Исследование фотоэффекта проводится по электрической схеме, изображенной на рисунке 3. Электрическая лампочка Л – источник света и фотоэлемент – ФЭ закреплены на одной высоте на рельсе. Фотоэлемент помещен в металлический кожух. Лампочка Л имеет самостоятельное питание. Напряжение между катодом – К и анодом – А регулируется реостатом – R ,а измеряется вольтметром – V. При освещении фотоэлемента в цепи возникает фототок, значения которого определяется микроамперметром – А. На боковой части рельса укреплена линейка для измерения расстояния между лампочкой и фотоэлементом.

Рисунок 3 – Схема для исследования зависимости фототока от напряжения и интенсивности света.

3 Порядок выполнения работы

Упражнение 1. Исследование вольт-амперных характеристик фотоэлемента.

1. Реостат R установить в крайнее (нижнее) нулевое положение.

2. Установить фотоэлемент ФЭ на расстоянии l₁ = 20 см от источника света Л.

3. Включить тумблер «сеть», при этом должна загореться лампочка Л.

4. Включить тумблер «фотоэлемент».

5. Изменяя напряжения через 2В на фотоэлементе от 0, определить соответствующие ему значения силы фототока по микроамперметру. Измерения завершить на максимальном значении силы фототока – силы тока насыщения.

6. Установить реостат в первоначальное положение, сместить лампу от фотоэлемента на 3-5 см, зафиксировать расстояние l₂ и повторить измерения.

7. Провести аналогичные измерения для расстояния l₃ , сместив лампу от фотоэлемента еще на 3-5см.

8. Записать значения напряжения и силы тока для каждого фиксированного значения l в таблицу 1.

9. Построить в одной системе координат три вольт-амперные характеристики фотоэлемента для трех значений l , т.е. зависимость X

10. . Оценить токи насыщения i _н.

Упражнение 2. Проверка закона обратных квадратов.

1. Не выключая приборов, реостатом R подать на фотоэлемент напряжение, при котором наблюдается максимальный ток (ток насыщения) при минимальном расстоянии l₁ между фотоэлементом ФЭ и источником света Л (стрелка микроамперметра должна показывать не более 90 делений). Записать силу тока насыщения i_н1 и l₁ в таблицу 1.

2. Увеличивая расстояние между ФЭ и Л через каждые 3-4 см, измерить силу тока насыщения для 6-7 положений лампы Л (фотоэлемент находится при этом в нулевом положении линейки). Результаты занести в таблицу 2.

3. Найти по формуле (10) теоретические значения токов насыщения, предполагая, что при расстоянии l₁ сила тока насыщения i_н1 совпадает с теоретическим, т.е. i _н1 = i_т1. Тогда

, (12)

(13)

и т.д. Результаты расчёта записать в таблицу 2.

4. Проверку закона обратных квадратов выполнить графически, построив в одной координатной плоскости два графика экспериментальной и теоретической зависимости i_н = f(l), совместив их в начальной точке i_н1 = i_т1, как показано на рисунке 4. Объяснить расхождение графиков.

Рисунок 4 – Графическая проверка закона обратных квадратов

Таблица 1 – Результаты измерений

l1 = 20см		l2 = 25 см			l3 = 30 см
U,В	I,мкА		U,В	I,мкА	U,В	I,мкА

Таблица 2 – Результаты измерений

l, см	iн, мкА	iт , мкА