2. Описание установки и методика измерений

Схема установки для излучения законов фотоэффекта приведена на рисунке 2.1.

Свет от раскаленной вольфрамовой нити лампочки осветителя (Л), пройдя систему линз, через входную щель (1), попадает в монохроматор УМ-2, где разлагается в спектр. Основной частью монохроматора является диспергирующая призма (3). Поворот призмы осуществляется при помощи рычага, поворачивающегося при вращении микрометрического винта (4). К монохроматору прилагается градуировочный график, устанавливающий соответствие между делением шкалы барабанаи длиной волны света, выходящего из щели 1монохроматора. Микрометрические винты (5) позволяют изменять ширину входной и выходной щели в пределах от 0 до 4 мм. При этом пропорционально возрастает площадь щели.

Свет, выходящий из щели 1, попадает на фотоэлемент 6. Фотоэлемент выполнен в виде стеклянного баллона, воздух из которого откачен до давления 10^-6– 10^-7мм рт. ст. На одну половину внутренней поверхности баллона, на подкладочный слой магния или серебра нанесен тонкий слой цезия. Образующееся при этом соединение служит катодом.

Такой катод обладает малой работой выхода, и красная граница для данного фотоэлемента находится в видимой части спектра. В центральной части баллона расположен металлический анод, имеющий форму сферы. Фотоэлемент заключен в светонепроницаемый металлический кожух с отверстием. В нерабочем состоянии отверстие закрыто колпачком (7).

Из сказанного выше следует, что выделение излучения узкого спектрального диапазона осуществляется поворотом микрометрического винта (4) монохроматора, а освещенность фотоэлемента можно считать изменяющейся пропорционально площади (ширине) входной щели.

Схема включения фотоэлемента представлена на рисунке 2.1. Источник питания фотоэлемента заключен в металлический кожух (8) (рисунок 2.1), на лицевой панели которого размещены тумблер (9), замыкающий цепь питания фотоэлемента, рукоятка потенциометра (10) для изменения напряжения на электродах фотоэлемента, а также головка вольтметра (11). Вверху на стойке закреплен гальванометр (12) для измерения фототока.

Рисунок 2.1 – Схема установки для изучения законов фотоэффекта

3. Порядок выполнения работы

1. Включить в сеть вилку сетевого шнура источника питания (ПП) лампочки осветителя (Л) (рисунок 2.1).

2. Тумблер на лицевой панели источника питания лампочки поставить в положение «вкл».

3. Проследить за тем, чтобы луч света, идущий через линзы, попадал во входную щель монохроматора и выходил из щели. Монохроматор отъюстирован, поэтому изменять положение линз на оптической скамье запрещается. Если прибор разъюстирован, следует обратиться к преподавателю или лаборанту.

4. Включить в сеть вилку сетевого шнура от источника питания фотоэлемента (8).

5. Включить тумблер (9) на панели источника питания фотоэлемента (верхнее положение).

6. Закрыть выходную щель (1), а входную щель (1) – полностью открыть (ширина щелимм).

7. Снять колпачок (7) с фотоэлемента (6), придвинуть фотоэлемент вплотную к выходной щели монохроматора.

8. Установить микрометрический винт (4) в положение . В этом положении фототок при заданном напряжении для данного фотоэлемента максимален.

9. Увеличить, поворачивая рукоятку потенциометра (10), напряжение на аноде фотоэлемента до значения, соответствующего току насыщения (В).

10. Подобрать микрометрическим винтом (5) такую ширину выходной щели (1), чтобы показания гальванометра соответствовали40 дел. Шкалы. Прибор готов к измерениям.

11. Установить градуировочный барабан в положение, соответствующее длине волны нм (см. градуировочный график, прилагаемый к прибору).

12. Изменяя напряжение между анодом и катодом фотоэлемента в пределах от 0 до 100 В через каждые 10 В, измерять силу токав дел. Шкалы гальванометра.

13. Измерения п. 12 повторить для длины волны нм. Результаты измерений представить в виде таблице 3.1.

Таблица 3.1

, В		0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
, дел.	нм
, дел.	нм

14. Установить напряжение между анодом и катодом фотоэлемента 100 В.

15. Изменяя положение градуировочного барабана (4) через каждые 100⁰в пределахот 950⁰до 2850⁰, измерять силу фототока в делениях шкалы гальванометра. Для переводаввоспользоваться градуировочным графиком. Результаты измерений представить в виде таблицы 3.2.

Таблица 3.2

, град	950	1050	1150	…..	2750	2850
, нм
, дел

16. Установить градуировочный барабан в положение, соответствующее нм. Анодное напряжение довести до значенияВ.

17. Изменяя ширину входной щели микрометрическим винтом (5) в пределах от 0 до 2 мм с шагом 0,25 мм, измерять силу фототока по гальванометру в делениях шкалы.

18. Измерения п. 17 повторить для нм. Результаты измерений представить в виде таблицы 3.3.

Таблица 3.3

, мм		0	0,25	0,50	0,75	…	1,75	2,0
, дел	нм
	нм

19. Поворачивая рукоятку потенциометра (10), довести напряжение между анодом и катодом фотоэлемента до нуля.

20. Выключить тумблер (9) на панели источника питания фотоэлемента (нижнее положение).

21. Выключить из сети вилку сетевого шнура от источника питания фотоэлемента.

22. Выключить тумблер на панели источника питания лампы осветителя (ПП).

23. Выключить из сети вилку сетевого шнура источника питания лампы осветителя.

24. Закрыть фотоэлемент колпачком.