Главная | Обратная связь

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

U, В (прямое)	I, мкА
Светофильтр

 

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

-U, В (обратное)	I, мкА
Светофильтр
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.1
1.2

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 U_з для каждого светофильтра – обратное напряжение, при котором сила тока обращается в нуль. В табл.7.5 записать модуль U_з.

2. Построить график зависимости U_з=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 А_вых. Результаты занести в табл.7.5.

4. Рассчитать угловой коэффициент графика U_з=f(n) (рис.7.4):

.

5. По формуле (7.8) определить постоянную Планка h; сравнить с табличным значением.

6. Оценить погрешности DА_вых. и Dh.

7. Все результаты занести в табл.7.5.

8. Сделать выводы.

Таблица 7.5

№ свето-филь- тра	l, нм	n.1014 , Гц	Uз, В	tga, В/Гц	n0, Гц	Авых, Дж	DАвых, Дж	Авых, эВ	h, Дж.с	Dh, Дж.с

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
Изучение спектра водорода и определение постоянной Ридберга

 

Цель работы:из­ме­ре­ние длин волн спек­т­раль­ных ли­ний се­рии Бальмера, оп­ре­де­ле­ние по­сто­ян­ных Рид­бер­га и План­ка.