2.2. Лабораторная работа 3.03. Исследование внешнего фотоэффекта

Цель работы: экспериментальная проверка уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

Принадлежности: установка для исследования внешнего фотоэффекта, набор светофильтров.

2.2.1. Описание установки и методики измерений

Для определения величины задерживающего потенциала в данной работе используется схема, изображенная на рис. 2.5. Последовательно с вакуумным фотоэлементом ФЭ соединены гальванометр G и переменное сопротивление R, используемое в качестве потенциометра. Вольтметр V измеряет напряжение, подаваемое на фотоэлемент. Источник постоянного тока ИПТ подключен таким образом, чтобы напряжение, подаваемое на фотоэлемент, было отрицательным. С помощью переменного сопротивления R можно менять величину этого напряжения. Источником света является электрическая лампочка Л. На лицевой панели установки находятся шкалы измерительных приборов (вольтметра и гальванометра), тумблеры «Сеть» и «ИПТ», ручка регулировки потенциометра «R», кнопка «Свет». Тумблер «Сеть» подключает установку к электрической сети. Тумблер «ИПТ» подключает источник постоянного тока, с которого напряжение подается на потенциометр. Кнопка «Свет» включает источник света. При выведенном потенциометре (крайнее левое положение ручки «R» ) и включенной лампочке Л в цепи фотоэлемента возникает ток, фиксируемый гальванометром. Если постепенно увеличивать напряжение на фотоэлементе, то ток через гальванометр будет уменьшаться и при U_з станет равным нулю.

Светофильтры вставляются в специальную рамку, расположенную на левой боковой панели кожуха. Светофильтрам, используемым в работе, соответствуют следующие частоты: оранжевый ₁= 0,5110¹⁵ Гц, зеленый ₂ = 0,5610¹⁵ Гц, синий ₃ = 0,6110¹⁵ Гц.

Гальванометр М-195/3 – очень чувствительный прибор. Цена деления 3,810^–9 А. Обращаться с ним надо бережно, производить измерения необходимо только в тот момент, когда прибор не подвергается толчкам и вибрациям. Гальванометр имеет световой отсчет. Перед измерением производится установка нуля с помощью ручки, которая находится на правой боковой стороне кожуха.

2.2.2. Порядок выполнения работы

1. Подключить установку к сети тумблером «Сеть». Произвести установку нуля гальванометра.

2. Установить в обойму перед лампочкой оранжевый светофильтр (₁)_.

3. Включить источник постоянного тока тумблером «ИПТ» и заранее подать на фотоэлемент задерживающее напряжение 0,8 – 1,0 В, вращая ручку потенциометра «R».

4. Включить лампочку кнопкой «Свет» (в цепи фотоэлемента появится ток) и, удерживая ее, вращать ручку «R» до равенства тока нулю – т. е. подобрать точно задерживающий потенциал для фотоэлемента.

5. Измерить с точностью до одной сотой доли вольта задерживающий потенциал, предварительно рассчитав цену деления шкалы вольтметра. Десятые доли вольта отсчитываются по шкале прибора, сотые – оцениваются на глаз. Выключить лампочку. Данные занести в табл.2.1.

Таблица 2.1

№ п/п	10–15, Гц	U3, B	h, Джс	А, Дж
1 2 3

6. Установить зеленый светофильтр (₂) и повторить пункты 4, 5.

7. Установить синий светофильтр (₃)_. и повторить пункты 4, 5. Выключить оба тумблера.

8. По формуле (2.7) (см. теоретическое введение) вычислить постоянную Планка (не менее трех раз) и найти среднее значение.

9. Используя формулу (2.6), вычислить работу выхода электрона из металла.