Порядок выполнения работы
1. Определите начальный отсчет прибора при отсутствии в нем трубки с раствором. Для этого поверните анализатор винтом 7, найдите такое его положение, чтобы освещенность поля зрения менялась при повороте анализатора на небольшой угол: вначале левая половина светлая, правая темная, затем – наоборот. После этого установите анализатор в промежуточное положение, добиваясь одинаковой освещенности всего поля зрения.
Запишите отсчет по шкале. Измерение проведите три раза. Для этого поворотом винта слегка измените освещенность поля зрения и вновь добейтесь одинаковой освещенности обеих его половин.
2. В световой канал прибора вставляйте поочередно трубки с известной и неизвестной концентрацией сахарных растворов и для каждой трубки проведите три раза измерения угла, как описано в пункте1.
3. Результаты измерений занесите в таблицу 1 рабочей тетради.
4. Рассчитайте
средние значения каждой серии измерений,
затем вычтите из средних значений <
>
показания прибора без трубки с сахаром
<
>,
получите углы поворота плоскости
поляризации света каждым раствором.
5. Постройте график зависимости углов φ поворота плоскости поляризации растворов от произведения их концентрации С на длину трубок l.
6. Зная величину
угла поворота плоскости поляризации
раствором неизвестной концентрации,
определите концентрацию по графику
(рис. 35.5)
7. Определите постоянную вращения сахара по двум произвольно выбранным точкам на графике (рис.35.5)
Рис.35.5
8. Сделайте выводы по результатам работы.
Лабораторная работа № 36 Снятие вольтамперных характеристик фотоэлемента и определение его чувствительности
Цель работы: экспериментальная проверка первого закона фотоэффекта: число фотоэлектронов, вырываемых из катода за единицу времени пропорционально интенсивности света.
Методика эксперимента
Схема экспериментальной установки представлена на рис.36.1
Эта установка состоит из источника света – электролампы Л, и фотоэлемента ФЭ, который представляет собой прозрачный для света баллон с вакуумом порядка 10-5 – 10-6 мм рт. ст. На одну половину внутренней поверхности баллона наносится светочувствительный слой из щелочных металлов, который выполняет роль катода К; в центре располагается металлический анод А. При освещении катод испускает электроны. Изменяя с помощью потенциометра П напряжение между катодом и анодом, получают семейство вольтамперных характеристик фотоэлемента, соответствующих различным световым потокам(рис. 36.2). Каждая характеристика снимается при постоянном световом потоке, то есть при неизменном расстоянии между осветителем и фотоэлементом.
I
Ф3>Ф2
Ф2>Ф1
Ф1
0 U
Uз
Рис.36.2
Для всех характеристик ток равен нулю при одном и том же значении задерживающего напряжения Uз. Это значит, что максимальная кинетическая энергия электронов расходуется на работу против запирающего электрического поля, т.е.
(1)
Одинаковое значение задерживающего напряжения при различных световых потоках показывает на основании (1), что максимальная скорость вылетающих из катода электронов от светового потока не зависит, что подтверждает второй закон фотоэффекта.
Фотоэлектроны образуют вблизи катода электронное облако. С ростом напряжения между катодом и анодом электронное облако рассасывается, ток при небольших напряжениях растет, затем перестаёт изменяться. Установившийся ток называется током насыщения. При этом все электроны, вылетающие из катода за 1 секунду, достигают анода, т. е. ток насыщения пропорционален количеству фотоэлектронов.
При нормальном попадании световых лучей на катод световой поток определяется формулой
, (2)
где I – сила света осветителя (лампы), S – площадь окошка фотоэлемента, R – расстояние от осветителя до фотоэлемента, которое можно менять, перемещая источник света.
Определив значение тока насыщения Iнас по графикам рис. 36.2 и рассчитав световой поток для различных R по формуле (2), можно построить график зависимости Iнас от светового потока (рис.36.3).
Линейный характер графика (рис.36.3) подтверждает пропорциональность числа фотоэлектронов световому потоку, т.е. является подтверждением первого закона фотоэффекта.