1. Включить лазер (смотри указания на лабораторном стенде). Направить лазерный луч через центр поляризатора в окно фотоэлемента.
2. Вращая поляризатор установить его так, чтобы выходящий из него свет имел максимальную интенсивность. По закону Малюса (см. лаб. раб. № 307) для плоскополяризованного света, прошедшего поляризатор,
I =I0cos2α,
где I0 - интенсивность поляризованного, в нашем случае лазерного излучения. Тогда I=Imax, при α = 00 на поляризаторе.
3. На измерительном блоке поставить ручку регулировки напряжения в крайнее левое положение. Обеспечить прямое включение фотоэлемента, для чего нажать кнопку «минус» (на фотокатоде). В этом режиме работы предел измерения вольтметра 50 В. Включить измерительный блок.
4. Увеличивая напряжение снять вольтамперную характеристику (ВАХ) фотоэлемента до получения нескольких постоянных значений тока насыщения I1 нас. Результаты занести в таблицу 12.1.
5. Повторить п.4 при двухдругих значениях интенсивности света, падающего на фотоэлемент. Получитьзначения I2нас, I3нас Для изменения интенсивности на поляризаторе установить углы α2>00, α3>α2 (в пределах 900). Их также отметить в таблице 12.1.
6. В одной координатной сетке построить три ВАХ фотоэлемента.
Таблица 12.1
| α1=00 | U,В | U3,1 B= Aвых,Дж= | Результат | |||||
| I,μA | Авых,ср = p= tn,p = ΔAвых= | |||||||
| α2= | U,В | U3,2 B= Aвых,Дж= | ||||||
| I,μА | ||||||||
| α3= | U,В | U3,3 B= Aвых,Дж= | ||||||
| I,μА | ||||||||
| (Авых,ср± ΔАвых),Дж |
7. Для определения работы выхода электрона используется схема с обратным включением фотоэлемента, для чего на измерительном блоке необходимо нажать кнопку «плюс» (на фотокатоде). В этом режиме работы предел измерения на вольтметре 1 В.
8. Для нескольких значений интенсивности падающего света, желательно устанавливаемых ранее (см. п.5), определить величину задерживающего потенциала. Для этого вращением ручки регулировки напряжения (интервал О,..., - U В на рис.22) добиться нулевых показаний на микроамперметре. Величину напряжения U3, при котором это происходит, отметить в таблице 12.1.
9. По формуле (12.7) вычислить работу выхода электрона из материала фотокатода, выразив частоту лазерного излучения через его длину волны (λ = 632,8 нм) и скорость распространения света в вакууме с. Найти среднее значение Авых, абсолютную и относительную погрешность измерений.
10. В выводе к лабораторной работе на основании законов внешнего фотоэффекта провести анализ полученных ВАХ, привести значение вычисленной Авых и ошибки измерений.
Контрольные вопросы
1. Назвать явления, подтверждающие волновую и корпускулярную природу света.
2. Корпускулярная природа света (теория Планка и Эйнштейна). Что такое фотон, чему равна его энергия и скорость распространения?
Что такое фотоэффект? Какие виды фотоэффекта существуют?
4. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, какой закон природы оно выражает?
5. Что такое работа выхода электрона из металла? Как экспериментально определить ее величину, от чего она зависит?
6. Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта. Какие экспериментальные факты их подтверждают?
7. Устройство и принцип работы вакуумного фотоэлемента, его вольтамперная характеристика. Почему ВАХ имеет линейно возрастающий участок?
8.Что такое ток насыщения, задерживающий потенциал?
9.Как экспериментально определить величину задерживающего потенциала, зависит ли она от частоты падающего света?
Лабораторная работа № 313
Определение коэффициента поглощения
И концентрации растворов
Цель работы: Определить коэффициент поглощения и концентрацию растворов.
Приборы и принадлежности: Колориметр, КФК-2МП, кюветы, раствор глицерина.
Подготовка к работе
1. Подсоединить колориметр к сети 220В, 50/60 Гц, открыть крышку моветного отделения и включить тумблер СЕТЬ, при этом должна загореться сигнальная лампа.
2. Нажать клавишу ПУСК – на цифровом табло появляется (различные) мигающая запятая, если запятая не появилась – повторно нажать клавишу ПУСК.
3. Выдержать колориметр во включенном состоянии в течении 15 мин при открытой крышки кюветного отделения. Измерение и учет «нулевого учета» nо производится при помощи клавиши «Ш (0)» МПС.
4. Перед измерением «нулевого отсчета» no крышку кюветного отделения открыть. По истечению 5 с нажать клавишу «Ш(0)». На цифровом табло справа от мигающей запятой высвечивается значение no, а слева – «0». Значение nо должно быть 0,001<no<1,000.
5. Если отсчет no не укладывается в указанные пределы, добиться нужного значения с помощью потенциометра НУЛЬ, доступ к которому осуществляется через отверстие в правой стенке колориметрического блока. Установку значения «нулевого отсчета» no производить для каждого фотоприемника.