Описание установки.

В данной работе для изучения внешнего фотоэффекта вакуумного фотоэлемента используется призменный монохроматор-спектроскоп УМ – 2, который предназначен для спектральных исследований в диапазоне длин волн от 3800 до 10000 Ǻ (1Ǻ =10^-10м) Рассмотрим принцип действия простейшего спектрального прибора с призмой для исследования фотоэффекта. Схема его изображена на рис. 3.

Пучок белого света от источника S проходит через узкую щель S₁, находящуюся в фокальной плоскости линзы L. На выходе из линзы он всегда будет параллельным. Такие устройства, назначение которых давать параллельный пучок света, называются коллиматорами. После прохождения призмы P, способной поворачиваться, и преломления в ней пучки света разных длин волн фокусируются линзой L₂ в ее фокальной плоскости, совмещенной с белым непрозрачным экраном MN.

П оскольку щель S₁ параллельна основанию призмы Р, то на экране получится ряд монохроматических (цветных) изображений этой щели – сплошной спектр излучения. Последовательность цветов в спектре – фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный - обусловлена разной степенью преломления их лучей в зависимости от длины волны λ, т.е. λ_ф< λ_с< λ_г< λ_з <λ_ж< λ_о< λ_кр. В сплошном спектре переход от одного цвета к другому совершается постепенно и непрерывно. Далее, любой из участков сплошного спектра через щель S₂ может быть направлен на фотоэлемент ФЭ. К аноду А и катоду К фотоэлемента подключены соответственно положительный и отрицательный полюсы источника постоянного напряжения, а фототок фиксируется микроамперметром.

Монохроматор УМ-3 представляет собой сложный оптический прибор, внешний вид которого с другими принадлежностями приведен на рис.4.

Основные части монохроматора - коллиматор К, призма Р с поворотным механизмом, приводимым в движение барабаном Б, выходная зрительная труба ЗТ .

На входе коллиматора имеется вертикальная щель S₁, напротив которой установлен осветитель S. Ширина щели может регулироваться микрометрическим винтом МВ.

Поворот призмы Р осуществляется отсчетным барабаном Б . На барабан нанесена винтовая дорожка с градусными делениями φ^о от 0 до 3500^о. Вдоль дорожки скользит указатель барабана У.

При вращении барабана призма поворачивается и на экране происходит смещение сплошного спектра излучения в горизонтальном направлении.

О

бъектив выходной зрительной трубы монохроматора собирает пучки света в своей фокальной плоскости на экране MN отдельно для каждой длины волны.

Источник высокого напряжения, питающий фотоэлемент ФЭ, вмонтирован в корпус монохроматора и включается одновременно с осветителем S тумблером на корпусе монохроматора.

Вакуумный фотоэлемент ФЭ состоит из круглой стеклянной колбы и двух электродов с выводами, на которые подаётся постоянное напряжение U= 600 B. Для безопасности ФЭ (рис. 4) помещён в прозрачный изолирующий корпус. При работе для защиты от постороннего света ФЭ закрывается специальным кожухом, на котором находится белый экран с узкой щелью S₂ в центре.

Узкий пучок света (∆ ~ 200 Ả ) через эту щель попадает на фоточувствительный металлический электрод, содержащий цезий, и выбивает электроны. Возникающий при этом фототок i регистрируется микроамперметром.