Порядок выполнения работы
Установите на монохроматоре: входную щель - 1,0 мм, выходные щели на задний и боковой выходы - 4,0 мм.
Включите источник света - лампу накаливания. Установите ток лампы около 1,5 А (напряжение 1,5 В на выходе "I").
Наблюдая изображение источника через зрительную трубу, сфокусируйте излучение на входной щели с помощью поворотного зеркала входной оптики. Убедитесь в изменении цвета выходящего излучения при вращении ручки настройки монохроматора. Определите минимальную и максимальную длину волны излучения, воспринимаемого визуально.
λmin = _____ нм; λmax = ______ нм.
Переключите поток излучения на задний выход монохроматора.
Установите фотоприемник ФЭУ на задний выход монохроматора. Подключите ФЭУ к измерительной системе ИСК-2 (вход "ФП").
Подключите мультиметры к выходам измерительной системы: к гнездам "Uфп" -вольтметр для измерения напряжения на фотоприемнике, к гнездам "IФП" (выход усилителя фототока) - вольтметр для измерения тока фотоприемника. Ток фотоприемника пропорционален напряжению на выходе "Iфп" с коэффициентом от 0,1 мка/В до 100 мка/В, указанным на шкале переключателя "мкА/В". При токах более 500 мкА переключатель устанавливают в положение "ВНЕШ" (при этом усилитель фототока отключен), а к гнездам "Iфп" подключают амперметр.
Фототок:
IФП = K*(UBb]X - UTEMH ) (1.4)
К - коэффициент преобразования усилителя, мкА/В;
Uвых - напряжение на выходе усилителя (гнезда "Iфп");
Uтемн. - напряжение на выходе усилителя при перекрытом световом потоке (используется экран-заглушка).
В экспериментах исследуются зависимости фототока от напряжения при фиксированных длинах волн и от длины волны при заданных запирающих напряжениях. Очень плавный выход зависимости IФ(U) и IФ() на нулевое значение затрудняет определение напряжения или длины волны, при которых фототек обращается в ноль. В то же время, зависимость величины от задерживающего напряжения или от длины волны вблизи Iф=0 близка к линейной и удобна для анализа.
Определение постоянной Планка и красной границы фотоэффекта.
Метод 1
Для 3-5 значений длин волн снимите зависимость IФ(U) фототока от задерживающих напряжений на фотоприемнике в пределах от 0 до 2В с шагом 50-100 мВ. Напряжение регулируется ручками "Uфп" грубо (0 … 20 В) и плавно (-2 …0 В). Измерения проводятся до исчезновения фототока за счет его полного запирания (UBb]X = UTEMH). Результаты измерений "Uфп", Uтемн., Uвых , заносятся в таблицу 1.
По формуле 1.4 проводятся вычисления и результат заносится также в таблицу 1.
Полученные значения нормируются на единицу (делятся на IФ(U)max для данной серии измерений) и из полученных величин извлекается квадратный корень .
По графику (U) определяются запирающие напряжения U3AП для выбранных длин волн и заполняется таблица 2.
По данным таблицы 2 постройте график U3AП().
По наклону графика U3AП() определите постоянную Планка, а по точке пересечения с осью частот - красную границу фотоэффекта КР и КР, а также работу выхода фотокатода.
Таблица 1
=……….нм, К=………мкА/В. |
||||
Uфп, мВ |
Uвых, мВ |
Uтемн., мВ |
IФ, 10-11А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2
1 |
1 |
U3AП |
2 |
2 |
U3AП |
3 |
3 |
U3AП |
4 |
4 |
U3AП |
5 |
5 |
U3AП |
График U3AП()
Постоянная Планка h=_________
Красная граница кр= ___________, кр=_________.
Работа выхода Авых= __________.