Описание приборов и постановка опыта

Использующийся в настоящей работе фотоэлемент с внешним фотоэффектом типа СЦВ (сурьмяно-цезиевый, вакуумный) изображён на рис.2. Он представляет собой круглый стеклянный баллон, внутри которого располагаются анод А и катод К, а воздух выкачан. Катод располагается непосредственно на внутренней поверхности колбы; анодом служит металлическое кольцо. Для измерения фототока, возникающего в цепи фотоэлемента при освещении его источником светаL, фотоэлемент последовательно с гальванометром присоединяется к источнику напряжения Б.

Существенное значение имеет качество материала, из которого

делается катод. Важно, чтобы материал имел возможно меньшую работу выхода электрона. Из всех металлов наименьшей работой выхода электрона обладает цезий. Но изготавливать фотокатоды из чистого цезия не представляется возможным, т.к. цезий уже при комнатной температуре плавится. Поэтому цезий используется в соединении с сурьмой.

Для проведения опыта используемый фотоэлемент Ф располагается на стойке оптической скамьи и включается в цепь постоянного тока на 300 В (Рис.3). Напряжение, подаваемое на фотоэлемент, изменяется вольтметром V и может регулироваться реостатом R, включенным в цепь потенциометрически. Сила тока в цепи фотоэлемента измеряется микроамперметром μА. Источником постоянного тока Б служит кенотронный выпрямитель.

На этой же оптической скамье, на другой стойке, располагается источник света – лампа L. Лампа включается в сеть переменного тока через автотрансформатор, который служит для поддержания в лампе постоянного напряжения, контролируемого вольтметром V.

Измерительные приборы смонтированы в специальном щите, укреплённом на стене. На стене же смонтированы и вспомогательные приборы.

Порядок выполнения работы

В настоящей работе предлагается получить следующие характеристики фотоэлемента:

1. Зависимость фототока i от светового потока, падающего на фотокатод при постоянном анодном напряжении.

Световой поток, падающий на фотокатод , гдеЕ – освещённость фотокатода, S – eгo площадь, но , гдеI – сила света источника, r – расстояние от источника до фотокатода. Поэтому

. (2)

2. Зависимость фототока i от анодного напряжения фотоэлемента при освещении фотокатода постоянным световым потоком F. Эта зависимость называется вольтамперной характеристикой фотоэлемента.

Упражнение 1 изучение зависимости фототока от светового потока

1. Включить ток в цепь фотоэлемента от выпрямителя. Лампу включить в сеть переменного тока. Схема включения (рис.3) даются в собранном виде.

2. С помощью реостата R и автотрансформатора установить напряжение на фотоэлементе 250 В, а на лампе 220 В. В ходе опыта следить, чтобы эти напряжения оставались неизменными.

3. Придвинуть лампу на расстояние 10см от фотоэлемента и отсчитать значение фототока по микроамперметру. Расстояние между фотоэлементом и лампой отсчитываются по линейке, закреплённой на основании оптической скамьи.

4. Увеличить расстояние на 5 см и снова произвести отсчёт фототока по микроамперметру. И далее, увеличивая расстояние интервалами по 5 см, снимать показания фототока до тех пор, пока показания микроамперметра не станут меньше одного деления шкалы.

Для каждого положения лампы вычислить по формуле 2 значения светового потока, падающего на фотокатод. Результаты всех измерений и вычислений занести в таблицу 1. Значения силы света I и площади фотокатода S даются преподавателем (см. на приборах).

6. По полученным данным построить график зависимости фототока от светового потока.

Таблица 1

№ опыта	i, мкА	r, см	F, Лм
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10