Порядок виконання роботи:

1. Зберіть схему згідно з рис.2 і за допомогою реостата доведіть розжарення нитки досліджуваної лампи до мінімального свічення.

2. Сумістіть поділку 0 поворотного кільця реостата і корпуса пірометра і під’єднайте до джерела струму, суворо дотримуючись полярності.

3. Спостерігаючи в окуляр, доможіться слабкого розжарення еталонної нитки поворотом кільця пірометра за годинниковою стрілкою.

4. Переміщуючи окуляр, одержить чітке зображення еталонної нитки. Наведіть пірометр на нитку досліджуваної лампи і переміщенням об’єктиву доможіться її різкого зображення.

5. Введіть в поле зору червоний світлофільтр.

6. Поворотом кільця реостата добийтеся однакової яскравості еталонної і досліджуваної ниток в місці їх перетину. Запишіть показання пірометра Т^/. На чільному боці пірометр має три шкали для вимірювань температур від 800˚С до 5000˚С. В даній роботі використовується перша шкала. При використанні інших шкал в поле зору вводяться димчасті світлофільтри.

Рис. 1

Рис.2

7. Запишіть показання амперметра I і вольтметра U в колі досліджуваної лампи.

8. Змінюючи з допомогою реостата R (рис. 1) розжарення лампи Л і кожен раз виконуючи дії пунктів 6 –7, зробіть вимірювання температури для п’яти значень потужності, споживаної лампою Л, починаючи з мінімальної і закінчуючи тією, котра не виходить за межі температур 1000-1100˚С.

9. Вимкніть струм в пірометрі і вимкніть лампу Л.

10. За формулою (8) визначіть істинну температуру, приймаючи для вольфрамої нитки а _λ = 0,8 і b = 95600 (ln а _λ = - 0,22).

11. Обчисліть потужність, споживану лампою Л, за співвідношенням P=I^.U. Дані вимірювань та розрахунків подайте в таблиці:

№	I	U	P	T’	T

12. Побудуйте графік залежності температури нитки лампи розжарення від споживаної потужності.

Дайте відповіді на запитання:

1. Які тіла можна вважати абсолютно чорними?

2. Які методи вимірювання температури Вам відомі?

3. При яких температурах методи оптичної пірометрії є єдино можливими методами вимірювання температури?

Лабораторна робота №45.

Вивчення вольт-амперної характеристики вакуумного фотоелемента.

Прилади та приладдя: фотоелемент, мікроамперметр, вольтметр на 300В, джерело постійної напруги на 300 В, джерело світла, оптичний ослін.

Мета роботи: ознайомитись з властивостями вакуумного фотоелемента.

Коротка теорія та методика вимірювань

В основу роботи вакуумних фотоелементів покладено явище фотоелектричного ефекту (фотоефекту).

Під фотоефектом мають на увазі явище виривання електронів різними видами випромінювань. Якщо електрони, відірвані світлом від атомів, залишаються в межах тіла, то фотоефект називається внутрішнім, якщо ж електрони виходять за межі тіла, то – зовнішнім.

Явище зовнішнього фотоефекту вперше виявлено Герцем, а потім детально досліджене Столєтовим та іншими вченими. В закономірностях фотоефекту чітко виявляються квантові властивості світла. Теорія зовнішнього фотоефекту розроблена Ейнштейном, який припустив, що світло не тільки випромінюється квантами, як це встановив М. Планк, але й поглинається також квантами. Ейнштейн ввів поняття про частку - фотон, енергія якого пов’язана з частотою світла співвідношенням

ε = h υ, (1)

де h - стала Планка; υ - частота випромінювання.

При дії на речовину світла з довжиною хвилі λ>200нм поглинання світла відбувається в поверхневому шарі речовини. Виявляється справедливим співвідношення Ейнштейна:

h υ = A + mv² /2, (2)

де А - робота виходу електрона з поверхневого шару речовини; mv²/2 - кінетична енергія вирваного електрона.

На основі теорії Ейнштейна успішно пояснються закономірності зовнішнього фотоефекту, а саме той факт, що фотоефект спостерігається не при довільних частотах. Якщо зменшувати частоту падаючого випромінювання, то, згідно з (2), зменшується кінетична енергія вилітаючих електронів, а при деякій частоті υ_k кінетична енергія електронів дорівнює нулю. При ще менших частотах фотоефект не виникає. Ця мінімальна частота, при якій ще спостерігається фотоефект, має назву червоної межі фотоефекту. При частотах, що перевершують граничну частоту, число вирваних фотоелектронів пропорційне падаючому світловому потокові.

В даній роботі досліджується вакуумний сурм’яно–цезієвий фотоелемент з центральним анодом. Цей фотоелемент являє собою скляний балон, на одну половину внутрішньої поверхні якого нанесені один на одний тонкі шари сурьми і цезію шляхом конденсації пари цих металів у вакуумі. Утворене при цьому з’єднання грає роль катода, який має малу роботу виходу для електронів. Червона границя фотоефекту знаходиться у видимій області спектру, тому фотоефект спостерігається при освітленні видимими променями.

Електрони, що вириваються світлом з освітленого катоду, захоплюються на анод електричним полем. Фотострум, що йде в колі фотоелемента і увімкненій батареї, вимірюється мікроамперметром.

В роботі вивчається одна із основних характеристик фотоелементу - залежність сили фотоструму I від прикладеної до фотоелементу напруги U. За даними вимірювань будується графік залежності I = f(U) - вольт-амперна характеристика фотоелемента.