2.1 По заданию преподавателя поставить перед входом окна кожуха фотоэлемента указанный светофильтр. На оптической скамье расположить входное окно кожуха фотоэлемента на расстоянии 3-5 мм от кассеты светофильтров.
2.2 Установить максимальный накал галогеновой лампы
2.3 Определить задерживающее напряжение и записать в таблицу 2 его значение и расстояние, на котором находится фотоэлемент.
2.4 По заданию преподавателя снимите несколько значений задерживающего потенциала, изменяя расстояние на 4-7 мм между фотоэлементом и лампой.
Таблица 2
| λ = нм | |||
| Расстояние r, м | |||
| Величина 1/ r 2, м-2 | |||
| Задерживающий потенциал UЗ,В |
2.5 По заданию преподавателя поставьте другой светофильтр и повторите эксперимент согласно пунктам 2.2-2.4.
2.6 Проанализировать полученные результаты и сделайте вывод.
Дополнительное задание А. Определить работу выхода и постоянную Планка.
А.1 На оптической скамье расположить входное окно кожуха фотоэлемента на расстоянии 3-5 мм от кассеты светофильтров
А.2 Установить максимальный накал галогеновой лампы.
А.3 Выведите потенциометры регулирующие напряжение на фотоэлементе на ноль, вращая ручки грубой и плавной регулировок против хода часовой стрелки.
А.4 Тумблер на электронном блоке включить в режим задерживающего напряжения.
А.5 Поставить перед окном кожуха фотоэлемента светофильтр с максимальной длинной волны пропускания. Длину волны и ширину полосы пропускания светофильтра запишите в таблицу (рекомендуемая таблица №3 2. В табл. 3 запишите длины волн l,пропускаемых светофильтрами, в порядке их уменьшения.
А.6 Медленно вращая ручки плавной и грубой регулировок, уменьшите фототок до нуля. Полученное значения задерживающего напряжения записать в таблицу.
А.7 Замените светофильтр очередным с меньшей длинной волны и выполните пункт 3.6 (т.о. определите задерживающие напряжения всех имеющихся светофильтров).
А.8 Построите графики зависимостей задерживающего напряжения от полос пропускания (по частоте).
А.9 Постройте графики зависимостей задерживающего напряжения от частоты (см. приложение). Используя их, определите максимальное и минимальное значение постоянной Планка. Найдите среднее значение постоянной Планка.
Таблица 3
| Цвет светофильтра | |||||||
| l ±∆λ,нм | |||||||
| n max, ´1014 Гц | |||||||
| n min, ´1014 Гц | |||||||
| Задерживающий потенциал UЗ,В |
Дополнительное задание Б. Определить красную границу фотоэффекта и рассчитать работу выхода электрона из материала катода.
Б.1 Используя графики зависимостей задерживающего напряжения от частоты, определите значения частот при которых UЗ=0.
Б.2 Найдите среднее значение n 0.
Б.3 Рассчитайте работу выхода электрона из материала катода фотоэлемента.
Примечание.
Пример построения графика для определения значения постоянной Планка и работы выхода электрона из материала катода. На графике (см. рис. 5.4) выделены полосы пропускания светофильтров и “экстремальные” прямые. Используя эти прямые, определяются значения постоянной Планка и красные границы.
Контрольные вопросы.
1. Что понимают под световым потоком?
2. Какова связь между длиной волны, частотой и скоростью света?
3. Как связаны между собой длина волны, частота и скорость света?
4. Что понимают под фотоном?
5. Чему равна энергия фотона?
6. Что понимают под явлением внешнего фотоэффекта?
7. Сформулируйте законы Столетова.
8. Запишите и объясните уравнение Эйнштейна.
9. Объясните термин “задерживающая разность потенциалов”.
10. Как найти задерживающую разность потенциалов в данной лабораторной работе?
11. Как зависит задерживающая разность потенциалов от частоты падающего света? Чему равен угловой коэффициент зависимости UЗ = f (n)?
12. Что понимается под спектральной и вольтамперной характеристиками фотоэлемента?
13. Что понимают под эффектом Комптона?
14. Можно ли на основе волновой теории объяснить внешний фотоэффект, эффект Комптона?
15. Как, используя рентгеновское излучение, определить значение постоянной Планка?
16. Что показали опыты Боте?
17. 
Как устроен вакуумный фотоэлемент?