Задание №3. Прямое определение красной границы фотоэффекта

Вращая рифлёную ручку 28 монохроматора SPM-2, просканируйте весь спектр длин волн лампы накаливания, начиная с фиолетовой области. Регистрируя ток фотоэлемента, определите красную границу фотоэффекта, т. е. длину волны, начиная с которой фототок резко падает и принимает значения, близкие к нулю.

1. Перед началом измерений выполните пункты п. 1÷8 задания № 1. При выключенных блоках питания.

2. Плавно вращая рифлёную ручку 28 монохроматора SPM-2, начиная с ультрафиолетовой части спектра ( = 0,400÷0,420 мкм) до инфракрасной области ( = 0,700÷0,800мкм), зафиксируйте не менее десяти значений длины волны и соответствующие им значения фототока. Данные занесите в таблицу № 3.

Таблица 3

, мкм.
, нА.

3. Постройте график зависимости .

4. По графику определите значение красной границы фотоэффекта. Полученную в этих опытах граничную частоту сравните с частотой, определённой ранее.

Контрольные вопросы

1. В чем принципиальное отличие внешнего фотоэлектрического эффекта от других механизмов освобождения электронов из твердых тел под действием электромагнитного излучения (образование электрон-позитронной пары, эффект Комптона)?

2. Что такое кванты света, и каковы их основные характеристики?

3. Как устроен вакуумный фотоэлемент? Принципы работы фотоэлемента.

4. В чём заключается явление внешнего фотоэффекта? Сформулируйте основные законы фотоэффекта.

5 Чем определяется числовое значение граничной частоты или красной границы фотоэффекта?

6. Вольт-амперная характеристика вакуумного фотоэлемента; при каких условиях сила фототока достигает насыщения?

7. Что такое задерживающее напряжение? Как определяют U_з экспериментально?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 21.

ПРОВЕРКА ЗАКОНА СТОЛЕТОВА

Цель работы: Изучение внешнего фотоэффекта, проверка закона Столетова.

Оборудование: оптическая скамья, вакуумный фотоэлемент ЦЗ-3, источник света; блоки питания постоянного тока, измеритель тока.

Методика измерений

Рис.101. Лабораторная установка

Принципиальная схема установки приведена на рис. 102.

Рис. 102. Принципиальная схема экспериментальной установки: 1 – источник света; 2 – конденсорная линза; 3 – сменная аппертурная диафрагма; 4 - фотоэлемент СЦ-3; 5 – измеритель тока – прибор комбинированный; 6 и 7– блоки питания с измерителями напряжения.

Световой поток от источника 1 с помощью конденсора 2 формируется в параллельный световой пучок диаметром примерно равным или большим диаметра катода фотоэлемента. Сменная аппертурная диафрагма вырезает из него пучки диаметром 3 мм, 6,2 мм и 10 мм, которые попадают на катод фотоэлемента. Фотоэлемент соединён с измерительной схемой, в которую входят измерители тока 5 и блоки питания 6 и 7 с измерителями напряжения.

В качестве источника света в работе используется в зависимости от задачи либо лампа накаливания, либо газоразрядная ртутная лампа.