Контрольные вопросы.

1. В чем заключается явление внешнего фотоэффекта?

2. Сформулировать законы внешнего фотоэффекта и объяснить их, пользуясь формулой Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

3. Можно ли объяснить законы внешнего фотоэффекта с точки зрения электромагнитной теории света?

4. Каково устройство и действие вакуумного фотоэлемента?

5. Чем объяснить наличие тока насыщения у вакуумных фотоэлементов?

6. Каковы остальные характеристики фотоэлемента и как их определить?

7. Каким образом можно определить работу выхода при фотоэффекте?

Литература.

1. Кортнев А.В. Рублев А.Н. Практикум по физике. М., Высшая школа 1965.

2. Ландсберг Г.С. Оптика. М., Наука. 1976.

3. Яворский Б.М. Курс оптики. Т.3., М., Высшая школа, 1967. С. 235 – 242.

4. Савельев Г.В. Курс физики. Т.3., М., Высшая школа.

Лабораторная работа № 412 Определение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля.

Цель работы. Определение длины световой волны, основанное на использовании интерференции когерентных световых пучков, полученных с помощью бипризмы Френеля.

Принадлежности. Оптическая скамья с подвижными подставками, осветитель со светофильтрами, регулируемая щель, бипризма, линза, оптический микроскоп.

Введение.

Свет, согласно классической электродинамике, представляет собой электромагнитные волны. Белый свет представляет собой совокупность различных монохроматических волн. Монохроматические волны различных частот и вызывают у человека различные цветовые ощущения.

Длина волны λ монохроматического света связана с частотой ν соотношением λ= с / ν, где с – скорость распространения света в среде.

Источники, излучающие волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз и совпадающими плоскостями колебаний векторов напряженности электрического поля Е (и магнитного – Н) называют когерентными.

В результате наложения когерентных волн наблюдается явление интерференции. Оно заключается в том, что в одних местах происходит усиление интенсивности света, в других – ослабление.

На практике когерентные волны можно получить от двух узких щелей или отверстий, от двух мнимых изображений одного и того же источника света и т.д. В данной работе когерентные источники светы получаются с помощью бипризмы Френеля, схематическое изображение и ход лучей в которой даны на рис 1.

Бипризма Френеля состоит из двух призм с малыми преломляющими углами (порядка 30 минут), имеющих общее основание. Расходящийся световой пучок, излучаемый линейным источником S, расположенным параллельно ребру А бипризмы, преломляясь в ней дает две системы когерентных волн, как бы излучаемых мнимыми изображениями источника S – источниками S₁ и S₂ . Если источник S излучает монохроматический свет, то на экране в области перекрытия (область ВС на рис.1) когерентных волн будет наблюдаться интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос. По наблюдаемой визуально интерференционной картине можно определить длину волны того света, который пропускает тот или иной светофильтр.

Для вывода расчетной формулы рассмотрим рис.2, где S₁ и S₂ – когерентные источники света, S₁М и S₂ М когерентные лучи, встречающиеся в точке М экрана. Если S₁М = S₁¹М, то S₂–S₁¹=Δ будет представлять собой разность хода лучей. Обозначим расстояние между мнимыми источниками света через d, а кратчайшее расстояние от плоскости, где лежат мнимые источники, до экрана, где наблюдается интерференционная картина, буквой L, а расстояние от точки О для которой разность хода лучей от когерентных источников равна нулю, до точки М через Y_k.

Из подобия треугольников S₁ S₂ S₁¹ и NMO можно записать, что

Δ / d = Y_k / L (1)

Предположим, что в точке М наблюдается минимум порядка к. Тогда Y_k будет представлять расстояние между нулевым максимумом и минимумом порядка к. А условиям минимума к-го порядка является равенство

Δ = (2к+1) λ /2 (2)

Используя формулу (1), получим

Y_k = L /d (2к+1) λ /2 (3)

Аналогично Y_m расстояние между нулевым максимумом и минимумом порядка m будет равно

Y_m =( L /d) (2m+1) λ /2 (4)

Из формул (3) и (4) расстояние между к-ой и m-ой темными полосами

Y = Y_к – Y_m = (L /d)(к - m) λ,

откуда λ = Y d / (L (к – m)), (5)

Длину волны можно вычислить по этой формуле, из которой видно, что задача должна выполняться в два этапа. На первом этапе определяется значение Y, на втором – значение d.