Экспериментальная установка
Экспериментальная установка для изучения фотоэффекта состоит из объекта исследования (блок 1 на рис.7.5) и измерительного устройства 2, выполненных в виде конструктивно законченных изделий. Блок 1 выполнен в виде сборного корпуса, в котором установлены осветитель – ртутная лампа 3 с источником питания, блок светофильтров 4 и устройство регулировки освещённости 5. Положение «0» блока светофильтров соответствует прохождению света без светофильтров, а в положении «5» световой поток полностью перекрывается. На передней панели расположены регуляторы 6 баланса усилителя «Грубо» и «Точно». На передней панели измерительного устройства 2 размещены органы управления и индикации: кнопка 8 «прямая-обратная» с соответствующими индикаторами предназначена для включения режима измерений; кнопки «+» и «–» – для регулировки напряжения; кнопка 7 «сброс» – для сброса напряжения на нуль; напряжение и ток фотоэлемента фиксируют вольтметр и микроамперметр. Порядок выполнения работы Задание 1. Измерение вольтамперной характеристики фотоэлемента. 1. Ознакомиться с установкой. 2. Включить установку в сеть; для этого подключить сетевые шнуры к сети, включить тумблеры «сеть» на левой боковой стенке блока 1 и на задней панели измерительного блока 2. 3. Диск со светофильтрами 4 установить в положение «5» и после 5-минутного прогрева ручками 6 установить нулевое значение тока микроамперметра при нулевом значении напряжения. 4. Поворотный диск 5 осторожно повернуть до упора против часовой стрелки. 5. Кнопкой 8 выбрать прямой режим. 6. Установить светофильтр 1 поворотом диска 4 до лёгкого щелчка фиксатора. 7. Кнопкой «сброс» установить нулевое значение напряжения. 8. Записать в табл.7.3 значения напряжения U и тока I. 9. Кнопками «+» и «-» устанавливать нужные значения напряжения U на фотоэлементе (см. табл.7.3) и измерять соответствующую силу тока I. 10. При достижении максимального напряжения нажать кнопку «сброс». 11. Измерения по пунктам 9 и 10 повторить для светофильтров 2, 3 и 4. Все данные записать в таблицу 7.3. Таблица 7.3
12. Кнопкой 8 установить обратный режим. 13. Повторить измерения по пунктам 9 и 10 при значениях обратного напряжения, указанных в табл.7.4 для светофильтров 1¸4.
Таблица 7.4
Замечание. При снятии обратной характеристики необходимо нулевое значение тока считывать при уменьшении напряжения от нулевого до запирающего, а не наоборот. Не рекомендуется также устанавливать значение напряжения ниже запирающего. 14. Построить графики зависимости I=f(U) для всех четырёх светофильтров.
Задание 2. Определение постоянной Планка 1. По графикам, построенным в задании 1, определить Uз для каждого светофильтра – обратное напряжение, при котором сила тока обращается в нуль. В табл.7.5 записать модуль Uз. 2. Построить график зависимости Uз=f(n), проведя по экспериментальным точкам прямую линию (графическое усреднение экспериментальных данных). 3. Определить красную границу фотоэффектаn0, экстраполируя график до пересечения с осью абсцисс, и по формуле (7.4) найти работу выхода Авых. Результаты занести в табл.7.5. 4. Рассчитать угловой коэффициент графика Uз=f(n) (рис.7.4): . 5. По формуле (7.8) определить постоянную Планка h; сравнить с табличным значением. 6. Оценить погрешности DАвых. и Dh. 7. Все результаты занести в табл.7.5. 8. Сделать выводы. Таблица 7.5
Контрольные вопросы 1. Что такое внешний фотоэлектрический эффект? 2. Объясните устройство и принцип действия фотоэлемента. 3. Нарисуйте вольтамперную характеристику фотоэлемента. 4. Сформулируйте основные законы фотоэффекта. 5. В чём состоит невозможность объяснения законов внешнего фотоэффекта в волновой оптике? Изложите гипотезу Эйнштейна о фотонах. 6. Получите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта; объясните его смысл. 7. Что такое «красная граница» фотоэффекта? Запишите выражение для красной границы. 8. Что показывает интегральная чувствительность фотоэлемента? Используемая литература
[1] §§ 36.1, 36.2; [2] § 28.2; [3] § 4.6; [6] § 8; [7] §§ 202-204. Лабораторная работа 3-08
Цель работы:измерение длин волн спектральных линий серии Бальмера, определение постоянных Ридберга и Планка.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|