Задача данной лабораторной работы - экспериментально определить функцию Планка для АЧТ. Примером АЧТ в этом случае может служить Лампа накаливания с вольфрамовой спиралью.
Обычно rw,T определяется снятием спектра излучения нагретых тел с помощью традиционных спектральных приборов (дифракционная решетка, наборы узкополосных фильтров и пр.). Однако спектр испускательной способности нагретых тел в видимом диапазоне может быть зарегистрирован иным способом, в основе которого лежит не оптическое фильтрование сплошного спектра излучения тел, а электрическое фильтрование фотоэлектронов при фотоэффекте, вызванном этим излучением. Фотоэффект реализуется в вакуумном фотоэлементе, включенном в схему (рис. 10.2).
Рисунок 10.2
Фототок J ф в цепи регистрируется чувствительным гальванометром G. Вольтметром V измеряется задерживающее напряжение U з, значение которого регулируют потенциометромR.
Сила фототока в цепи при некотором промежуточном положении потенциометра R обусловлена всеми фотоэлектронами, кинетическая энергия которых больше потенциального барьера, обусловленного задерживающим напряжением, т.е.
.
Это в свою очередь означает, что фотоэлектроны, участвующие в образовании фототока J ф выбиты световыми квантами падающего излученця, частота которых w превышает некоторое пороговое значение wп,
, (10.5)
где А - работа выхода для данного фотокатода.
С увеличением U з увеличивается согласно (10.5) w п, последовательно отсекая фототок от квантов с частотой меньше пороговой, и результирующий фототок при этом будет уменьшаться (рис. 10.3). Чем меньше спектр фотонов (переносимая ими энергия заштрихована) участвует в создании фототока, тем меньший фототок регистрируется гальванометром. Если увеличить U з на величину D U з, дополнительно уменьшается фототок на D J фза счет Рис. 10.3.
отсечения фотоэлектронов, обусловленных квантами в интервале от w м до w м +D w м (рис. 10.4). Уменьшение участвующего в фотоэффекте потока световой энергии rw,T ´ D w м показано заштрихованным столбиком. Уменьшение фототока D J ф, очевидно, будет пропорционально уменьшению потока световых квантов, обусловливающих фототок, т.е.
(10.6)
Таким образом, выбрав достаточно малый шаг изменения задерживающего напряжения, а следовательно,и D w м, получают последовательность значений D J фi для различных w пi. Тогда согласно (10.6) для каждого значения w пi можно рассчитать в 
относительных единицах значение rw,T:
rw,T ~ D J ф w пi; w i= w пi (10.7)
|
как константа. Полученная зависимость произведе-ния D J ф ´ w п отражает испускатель-ную способность rw,T нагретого тела.
Задание 1. Снять зависимость спектральной плотности излучения от длины волны излучения. По полученным результатам построить зависомость спектральной плотности излучения от частоты. Шаг – 50 нм.
Задание 2, Определить положение максимума спектральной плотности излучения для различных интенсивностей света и вычислить значение температуры спирали лампы по закону Вина.
Задание 3. Построить график зависимости lмах от температуры.
Задание 4. Построить график зависимости J ф от задерживающего потенциалаU з.
Контрольные вопросы
I. Что называется тепловым излучением и какими физическими величи-нами оно характеризуется?
2. Что называется испускательной способностью АЧТ и как ее можно по-лучить экспериментально?
3. Что называется функцией Планка и что положено в основу ее вывода?
4. В чем суть используемого метода определения испускательной способ-ности нагретых тел?
5. Охарактеризовать Закон Вина для w мах и lмах излучения.
6. Как найти численное значение максимума функции спектральной плот-ности излучения абсолютно черного тела?