Порядок выполнения работы
На рисунке представлена схема установки вакуумного фотоэлемента, с помощью которой можно изучать законы внешнего фотоэффекта. Катодом является слой сурьмы и цезия, нанесённый на внутреннюю поверхность стеклянного баллона, анодом – металлическое кольцо. Из сосуда выкачан воздух. В цепь подключён выпрямитель электрического тока. На катод подаётся отрицательный потенциал, на анод – положительный. Микроамперметром и вольтметром можно измерять ток в цепи и подаваемое на фотоэлемент напряжение.
Упражнение 1. Изучение зависимости силы тока от освещённости.
Сущность данного упражнения заключается в том, что путем изменения расстояния между источником света и фотоэлементом определить силу фототока в зависимости от освещенности фотокатода. Фотоэлемент, защищённый от попадания на него случайного рассеянного света, располагается на подставке внутри оптической скамьи ( на дне ящика). На некотором расстоянии от фотоэлемента находится электрическая лампочка накаливания, которая может перемещаться вдоль оптической скамьи.
1. Задать постоянное напряжение на фотоэлемент (до 80 В). Лампочку удалить на расстояние, при котором показания микроамперметра соответствуют заданным. Измерить расстояние R от источника света до фотоэлемента.
Приближая лампочку к фотоэлементу на расстояния при которых значения тока соответствуют заданным, записывать соответствующие расстояния. Затем, повторяют те же измерения, возвращая лампочку в исходное положение через те же значения тока.
Рассчитать средние значения расстояний и величины относительной освещённости
.
Построить график зависимости тока
насыщения от относительной освещённости.
По построенному графику сделать вывод.
Упражнение 2. Снятие вольтамперной характеристики вакуумного фотоэлемента.
Зависимость силы фототока от величины напряжения между катодом и анодом называется вольтамперной характеристикой фотоэлемента.
Поместить лампочку на определённое расстояние от фотоэлемента. Меняем потенциометром анодное напряжение от нуля до максимального значения через определённые интервалы и записываем в таблицу соответствующие значения анодного тока. Понижаем анодное напряжение в обратном порядке, снова измеряя значения тока. По усреднённым значениям тока для данного положения лампочки строим график вольтамперной характеристики.
Устанавливаем закон и определяем величину поля насыщения и тока насыщения.
Контрольные вопросы.
В чём заключается явление фотоэффекта?
Сформулируйте законы Столетова А.Г. для внешнего фотоэффекта
Объяснение законов фотоэффекта с точки зрения волновых и квантовых представлений о свете.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Устройство и принцип работы фотоэлемента. Применение фотоэлементов.