Подготовка к работе

(ответы представить в письменном виде)

1.Какова цель работы?

2.Какие величины Вы будете измерять непосредственно?

3.Запишите формулу, по которой рассчитывается сопротивление нити. Поясните смысл обозначений

4.Запишите формулу, по которой рассчитывается температура нити. Поясните смысл обозначений. Как связана абсолютная температура с температурой о шкале Цельсия?

5.Какой график надо построить по результатам работы?

Выполнение работы

1.Записать значение R0, указанное на установке.

2.Определить цену деления приборов. Включить установку в сеть.

3.Регулятором напряжения подобрать такое значение напряжения, чтобы стрелка гальванометра отклонилась на наибольшее число делений (макси-

мальное значение напряжения не должно превысить 180 В!). Регулировка накала должна быть медленной, так как нить лампочки обладает тепловой инерцией.

4.Уменьшая напряжение на лампочке с постоянным шагом до значения тока в цепи гальванометра, равного нулю, снять 10-12 показаний гальванометра, вольтметра и амперметра.

5.Повторить измерения для случая увеличения напряжения до максимального значения тока в цепи гальванометра, устанавливая те же значения напряжения.

Оформление отчета

1.Расчеты

1.Вычислить сопротивление лампочки по формуле (6) по результатам каждого измерения.

2.Вычислить температуру нити лампочки по формуле (8) по результатам каждого измерения. Выразите температуру в кельвинах.

3.Найти lg Т и lg i.

4.Построить график зависимости логарифма силы тока в цепи гальванометра от логарифма абсолютной температуры нити лампочки: lg i=f(lg Т).

5.Рассчитать показатель степени х по формуле (12).

2.Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1.Какое излучение называется тепловым? Какими величинами характеризуют тепловое излучение. Запишите соответствующие формулы.

2.Какое тело называется абсолютно черным?

3.Сформулируйте закон Стефана-Больцмана. Запишите формулу.

4.Полученное значение показателя степени сравните с теоретическим значением. Сделайте вывод.

272

Сопротивление нити накала при 0°С R0= _____________

Температурный коэффициент сопротивленияα = 0,0045 град−1.

273

Лабораторная работа № 91

ИЗУЧЕНИЕ ВАКУУМНЫХ ФОТОЭЛЕМЕНТОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Цель работы – снять вольтамперную характеристику вакуумного фотоэлемента, проверить первый закон фотоэффекта и определить интегральную чувствительность фотоэлемента.

Приборы и принадлежности: вакуумный фотоэлемент СЦВ-3, источник питания, микроамперметр, вольтметр, реостат, люксметр.

Общие положения

Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения (света). Электроны, вылетающие из вещества, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком. Основные закономерности фотоэффекта заключаются в следующем:

1.Фототок насыщения пропорционален световому потоку при его неизменном спектральном составе.

2.Максимальная кинетическая энергия электронов, испускаемых с поверхности твердого тела, пропорциональна частоте падающего света и не зависит от его интенсивности.

3.Для каждого вещества существует определенная частота, при которой фотоэффект прекращается. Эту частоту ν0 и соответствующую ей длину волны

λ0 называют красной границей фотоэффекта.

А. Эйнштейн показал, что закономерности фотоэффекта легко объяснить, если предположить, что свет поглощается веществом такими же порциями (квантами), какими он, по гипотезе М. Планка, испускается. Энергия кванта ε = hν поглощается электроном полностью. Часть этой энергии, равная работе выхода Авых, затрачивается на то, чтобы электрон мог покинуть вещество. Остаток энергии образует кинетическую энергию вылетевшего электрона. В этом случае должно выполняться соотношение

274

Вакуумный сурьмяно-цезиевый фотоэлемент СЦВ-3 выполнен в виде стеклянного баллона, воздух из которого откачан до давления 10−6 ÷ 10−7 мм рт. ст. На одну половину внутренней поверхности баллона на подкладочный слой магния или серебра нанесен тонкий слой сурьмы, а затем слой цезия. Образующееся при этом соединение Cs3Sb служит катодом. Красная граница фо-

тоэффекта для данного материала, в силу малости работы выхода, находится в видимой части спектра. Площадь катода для данного фотоэлемента S=4,0 см2. В центральной части баллона находится металлический анод А.

Схема установки представлена на рис. 2.