1.Ознакомьтесь с установкой и, не включая ее, проверьте правильность собранной схемы. Определите цену деления вольтметра, а также микроамперметра при установке переключателя «шунт» в положения 1 = 1:1 и II = 10:1.
2. Расположите лампочку осветителя на минимальном расстоянии от фотоэлемента.
3. Установите переключатель «шунт» в положение 1 или II, включите тумблер «сеть» и сопротивлением R установите максимальное напряжение на вольтметре (по указанию преподавателя).
Задание 1. Определение световой характеристики фотоэлемента.
1. Измерьте значение силы фототока, изменяя каждый раз на 1 см расстояние между осветителем и фотоэлементом от минимального до максимального значения, а затем в обратном направлении (на тех же расстояниях). Данные занести в таблицу 1.
2. Рассчитайте световой поток падающий на катод фотоэлемента по формуле 
, где 
полный световой поток энергии излучения источника света (
, S – площадь поверхности фотокатода (S =12 см2 ), r – расстояние между источником света и фотоэлементом.
3. Рассчитайте интегральную чувствительность фотоэлемента 
4. Постройте график зависимости светового потока падающего на фотокатод от силы тока: 
.
Таблица 1
| Н а п р я ж е н и е Umax= | |||||
| Расстояние r, мм | Фототок iф, мкА | Световой поток Ф, лм | Интегральная чувствительность k, мкА/лм | ||
| При увеличении расстояния | При уменьшении расстояния | Среднее значение | |||
Задание 2
1. Установите фотоэлемент на минимальном расстоянии от источника света.
2. Помещайте на пути светового пучка различные светофильтры, определите соответствующее значение фототока.
3. Результаты измерений занесите в таблицу.
4.
.
| Светофильтр | λ, Нм | iф, мкА |
| ОС-12 КС-11 ОС-16 ЖС-18 ЗС-10 ЖЗС-18 ЗС-1 ЗС-11 СЗС-21 ЖС-12 СЗС-20 СЗС-16 ФС-1 СС-5 СС-1 ПС-15 | 380-420 340-400 |
Вопросы и задания для контроля
I уровень
1. Какие закономерности фотоэффекта нельзя объяснить с точки зрения волновой теории света?
2. Что такое работа выхода электрона из вещества? В каких единицах она измеряется и от чего зависит?
3. Как связана «красная граница» фотоэффекта с работой выхода электрона?
4. В чем состоит квантовая гипотеза Планка и ее обобщение Эйнштейном?
5. Что называется интегральной чувствительностью фотоэлемента?
6. Как рассчитывается в данной работе световой поток, падающий на фотоэлемент?
II уровень
7. Нарисовать принципиальную схему для изучения внешнего фотоэффекта и объяснить ее.
8. Объяснить зависимость фототока насыщения от величины светового потока.
9. Чем объяснить наличие фототока насыщения у вакуумных фотоэлементов?
10. Проанализировать зависимость фототока от разности потенциалов между электродами фотоэлемента при внешнем фотоэффекте.
11. Записать уравнение Эйнштейна и на его основе объяснить основные законы фотоэффекта.
12. В чем состоит метод определения постоянной Планка, основанный на внешнем фотоэффекте?
13. Перечислить известные вам устройства, основанные на внешнем фотоэффекте.
Литература
Савельев И. В. Курс общей физики: Учеб. пособие. В 5 кн. Кн. 5. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. - 4-е изд., перераб. - М.: Наука. Физматлит, 1998. Часть 1. Квантовая оптика. Глава 2. Фотоны. § 2.2. Фотоэффект. Часть 3. Физика твердого тела. Глава 9. Контактные и термоэлектрические явления. § 9.1. Работа выхода.