Регулируемое постоянное напряжение берут от универсального выпрямителя (зажимы 0±100) и контролируют демонстрационным вольтметром. Гальванометр включают в цепь совместно с усилителем постоянного тока.
1. Фотоэлемент закрывают от постороннего света черной бумагой, на его электроды подают напряжение примерно 10 - 15 В и устанавливают стрелку гальванометра на нуль шкалы
Освещают катод фотоэлемента и наблюдают появление тока в цепи. Выключают лампу - ток прекращается.
Прохождение тока внутри вакуумного фотоэлемента объясняют движением от катода к аноду электронов, вырванных светом.
2. Фотоэлемент устанавливают на расстоянии примерно 40 см от лампы и при неизменном световом потоке постепенно увеличивают напряжение на его электродах. Ток сначала увеличивается пропорционально приложенному напряжению, а затем, начиная примерно с 30 В, достигает некоторого постоянного значения (ток насыщения).
Учащимся поясняют, что ток насыщения возникает в тот момент, когда все вылетающие с катода электроны доходят до анода. Дальнейшее увеличение тока может быть достигнуто лишь при увеличении светового потока. Приближают фотоэлемент к лампе и убеждаются в этом.
3 Фотоэлемент возвращают в исходное положение и при неизменном напряжении на электродах замечают по гальванометру величину тока насыщения. Затем световой поток, падающий на фотоэлемент, уменьшают в четыре раза (увеличивают расстояние между фотоэлементом и лампой в два раза). Замечают по гальванометру, что при этом ток уменьшается в четыре раза
Следовательно, величина тока, определяемая числом вылетающих в единицу времени электронов, прямо пропорциональна падающему световому потоку (закон Столетова).
4. Для иллюстрации на опытах основных выводов, вытекающих из уравнения Эйнштейна, включают фотоэлемент в электрическую цепь по схеме, показанной на рисунке 9, б.
На фотоэлемент подают с потенциометра напряжение обратной полярности. Это напряжение контролируют демонстрационным вольтметром, который включают с заранее подобранный дополнительным сопротивлением такой величины, чтобы стрелка отклонялась на всю шкалу при напряжении U=3 В. Демонстрационный гальванометр включают совместно с усилителем постоянного тока.
Подготавливая установку к проведению опыта, вставляют в проекционный аппарат конденсор и диапозитивную рамку с оранжевым светофильтром; ползунок потенциометра перемещают в такое положение, при котором снимаемое с потенциометра напряжение равно нулю; фотоэлемент затемняют и устанавливают стрелку гальванометра на нуль.
Затем фотоэлемент освещают оранжевым светом. Гальванометр обнаруживает ток. С помощью потенциометра увеличивают постепенно тормозящую разность потенциалов. Ток постепенно убывает до нуля Это доказывает, что электроны вылетают с катода с различными скоростями и в момент прекращения тока они не имеют достаточной энергии, чтобы преодолеть тормозящее поле.
Затем пучок света от лампы перекрывают поочередно зеленым и синим светофильтрами. Замечают, что для прекращения тока приходится все время увеличивать тормозящую разность потенциалов.
Наконец, при постоянной частоте света изменяют величину светового потока, падающего на фотоэлемент. Устанавливают, что тормозящее напряжение не зависит от величины светового потока. Из описанных опытов следуют важные выводы, подтверждающие уравнение Эйнштейна: 1) максимальная скорость электронов, а следовательно, и их кинетическая энергия увеличиваются с возрастанием частоты падающего света; 2) скорость электронов не зависит от величины светового потока.
опыт №5
ФОТОРЕЛЕ С ГАЗОНАПОЛНЕНЫМ ФОТОЭЛЕМЕНТОМ.
Оборудование: универсальное электронное реле с фотоэлементом ЦГ-3; выпрямитель ВУП-1; электрическая лампа накаливания на подставке; фонарь электрический, карманный; провода соединительные.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.