II. Приборы и принадлежности

Установка, включающая в себя лампочку накаливания, фотоэлемент, микрометр, источник тока, линза.

III. Описание экспериментальной установки и метода измерения

Прибор состоит из горизонтально расположенного круглого корпуса, закрепленного на двух стойках 1 и 2, установленных на общем основании (рис.4).

Корпус состоит из двух частей: камеры 3, внутри которой вмонтирован селеновый фотоэлемент, и разъемного цилиндра 4.На торцевой части камеры 3 помещены две клеммы 5, к которым подведены выводы от фотоэлемента. К этим же клеммам присоединяется микроамперметр. При помощи рукоятки 6 фотоэлемент можно вращать вокруг оси с максимальным углом поворота, равным 90°. Шкала. 7, укрепленная на цилиндрической части камеры, служит для измерения угла поворота фотоэлемента.

Внижней части откидной крышки цилиндра укреплена шкала8 с сантиметровыми делениями, предназначенная для линейных измерений. Нулевое деление шкалы совпадает с плоскостью чувствительного слоя фотоэлемента.

Проверить законы освещенности можно при помощи фотоэлемента. Использование фотоэлемента основано на том, что сила фототока (J), даваемая фотоэлементом в цепи гальванометра, прямо пропорциональна освещенности Е на светочувствительной поверхности фотоэлемента.

J_ф-т ~E

Но согласно формуле (6) Е ~ 1/R²

Если две величины порознь пропорциональны третьей, то они пропор­циональны между собой, то есть

J_ф-т ~ 1/R² (11)

Если экспериментально будет установлена справедливость (11),то тем самым будет установлена достоверность закона обратных квадратов (7).

IV. Выполнение работы

I часть. Проверка закона обратных квадратов

1. Собрать прибор согласно схеме (рис. 4).

2. Фотоэлемент установить перпендикулярно к оси прибора (рукоятка 6 должна находиться на нуле угломерной шкалы).

3. Передвинуть лампочку со стойкой 9 вдоль прибора к середине шкалы (принимая за центр лампочки середину стойки). Затем передвигать лампочку, удаляя её от фотоэлемента, делая замеры расстояния через 3-4 деления до конца шкалы. Значения расстояния R (в метрах) записать в таблицу 1.

Примечание: нужно следить за тем, чтобы накал лампочки при про­ведении опыта не менялся. В противном случае результаты измерений будут неправильными.

4. Снять показания микроамперметра, соответствующие указанным положениям лампочки, записать их в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	Jф-т (в делениях шкалы микроамперметра)	R (в метрах)
1 2 3 4 5

5. По данным таблицы 1 начертить график зависимости J_ф-т от . В прямоугольной системе координат должна получиться прямая, проходящая через начало координат, что свидетельствует о пропорциональности J_ф-т ~ 1/R².

II часть. Проверка второго закона освещенности (зависимости освещенности от угла падения лучей)

1. Прибор собрать так же, как и в опыте 1 (рис. 4). Между лампочкой и фотоэлементом установить линзу 10 так, чтобы на фотоэлемент падал параллельный пучок лучей. При измерениях необходимо следить за тем, чтобы линза и лампочка не сдвигались с первоначально установленного места, и чтобы накал лампочки не менялся.

2. Рукоятку фотоэлемента установить на нуль шкалы угломера, зажечь лампочку и снять показания микроамперметра. Т.к. при таком положении фотоэлемента свет падает на него нормально, то данное показание микроамперметра можно принять за Е₀.

3. Вращая за рукоятку, установить фотоэлемент под углом 30°,45° и 60°. Показания микроамперметра записать в таблицу 2.

Таблица 2

№	Показания угломера в град.	Экспериментальное значение освещенности (показания микроамперметра)	Значение косинуса для данного угла α	Значение освещенности вычисленное по формуле: Е=Е0cosα
1	0		1,0
2	30		0,87
3	45		0,71
4	60		0,5

4.Построить графики зависимости фототока от угла падения лучей J_ф-т=f (α) по экспериментальным и расчетным значениям освещенности.

5. Сравнить полученные графики между собой. Сделать выводы.