Описание установки

Установка (рис.3) включает в себя вакуумный фотоэлемент 1 в пластмассовом корпусе, осветитель 2, источник питания 3, оптическую скамью 4, набор светофильтров.

Вакуумный фотоэлемент 1 представляет собой стеклянный бал­лон, из которого выкачан воздух. Часть внутренней поверхности баллона покрыта слоем металла, играющего роль фотокатода. В качестве анода используется металлическое кольцо или редкая сетка. При освещении катода, из него, вследствие внешнего фотоэффекта, выбиваются электроны. В результате, под действием внешнего напряжения, в цепи возникает электрический ток. Пластмассовый корпус фотоэлемента имеет отверстие для вставки светофильтров. Вращением корпуса можно закрывать фотоэлемент от источника света.

Осветитель 2 состоит из лампы накаливания 8 вольт и конден­сора. Осветитель подключается к сети 220 В с помощью блока питания БП-1.

Источник питания 3 состоит из корпуса, на лицевой панели которого имеются: гнезда 10 для подключения анода и катода фотоэлемента, вольтметр 5 для измерения подающего напряжения, микроамперметр 6 для измерения фототока. В зависимости от вида опреде­ляемых параметров, с помощью переключателя 2 величина подаваемого напряжения может изменяться:

а) от 0 до 200 В - при определении тока насыщения;

б) от 0 до - 2 В - при определении задерживающего напряжения. Плавная регулировка напряжения производится ручкой 9. Включение источника питания производится тумблером 8, при этом загорается индикатор 7.

Данные для расчета и таблица замеров

h = 6,62´10^-34 Дж´с - постоянная Планка;

е = 1,6´10^-19 Кл - заряд электрона;

n_с = 12´10¹⁴ Гц - частота ультрафиолетового света.

U, В	I1, мкА	I2, мкА	I3, мкА
0	1	1	0
10	10,5	10	9
20	16	13	13
30	21	20	18
40	27	23	22
50	31	25	22
60	33	27	22
70	37	29
80	42	30
90	44	30
100	44	30
110	44

Обработка результатов измерений

1. По результатам таблицы построим графики зависимости фототока от напряжения при различном световом потоке:

2. По графикам определим токи насыщения:

I₁ =

I₂ =

I₃ =

3. Заполнить таблицу 2.

Таблица 2

№	Uз, В	Uз–Uз.ср.	(Uз–Uз.ср.)2
1	1,7	0,15	0,0225
2	1,4	0,15	0,0225
3	1,55	0,15	0,0225
	Uз.ср.=1,55		∑(Uз–Uз.ср.)2=0,0675

4. Определить работу выхода электрона:

h = 6,62´10^-34 Дж´с - постоянная Планка;

е = 1,6´10^-19 Кл - заряд электрона;

n_с = 12´10¹⁴ Гц - частота ультрафиолетового света.

А = 6,62´10^-34 ´ 12´10¹⁴ - 1,6´10^-19 ´ (1,55) = 5,464´10^-19 Дж

5. Зная работу выхода, определим материал, из которого изготовлен катод. Предварительно работу выхода переведём в эВ:

6. Рассчитаем погрешность, используя таблицу 2:

– рассчитать случайную погрешность:

где t_р.п.= 4,303 – коэффициент Стьюдента,

n = 3 – число замеров;

– определить погрешность измерительного прибора (вольтметра):

где – класс точности прибора (указывается на шкале),

– предел измерения прибора (определяется на шкале);

– определить результирующую погрешность:

– определить погрешность вычисления работы выхода:

7. Запись окончательного результата с учётом погрешности: