IV. Описание рабочей установки и методики измерений

В лабораторной работе для изучения явления внешнего фотоэффекта используется вакуумный фотоэлемент. Конструкцию вакуумного фотоэлемента можно представить следующим образом (рис.4). Фотоэлемент имеет сферическую стеклянную колбу с фотокатодом из светочувствительного вещества, которое нанесено на внутреннюю поверхность колбы (заштриховано на рис.4).

Фотокатод освещается через оставленную чистой часть колбы (через окошко). Анод выполняется, как правило, в виде кольца или петли из тонкой поволоки и располагается в центре колбы. Катод и анод выводятся на цоколь. В схемах, где применяют фотоэлемент, между катодом и анодом включается напряжение, и подбирается такое его значение, чтобы обеспечить ток насыщения фотоэлемента.

Экспериментальная часть работы состоит из трех упражнений:

1) градуирование шкалы отсчетного барабана монохроматора;

2) получение спектральной характеристики и определение «красной границы» фотоэффекта и работы выхода электронов из материала фотокатода;

3) получение вольтамперной характеристики фотоэлемента.

Для выполнения работы используется экспериментальная установка, схема которой представлена на рис.5.

На рисунке – позиция 1 - спектральный прибор: монохроматор УМ-2, который осуществляет разложение белого света в спектр. Белый свет от источника 6 - лампы накаливания – направляется с помощью линзы 5 на входную щель 3 монохроматора. Диспергирующим элементом монохроматора является призма 7, которая поворачивается вокруг своей оси с помощью барабана 8. При повороте призмы та или иная часть спектра направляется на

выходную щель 4 монохроматора. Регулированием ширины выходной щели с помощью микрометрического винта можно “вырезать” узкий монохроматический участок спектра (линию определенного цвета). Таким образом, выходная щель монохроматора является монохроматическим источником света, который направляется на фотоэлемент 2. Фотоэлемент включен в электрическую цепь так, что между катодом и анодом приложено напряжение, ускоряющее электроны в направлении анода. Напряжение подается с блока питания БП-I (ВСА-4К) через потенциометр П 11. С помощью потенциометра П можно изменять напряжение между анодом и фотокатодом. Сила фототока и напряжение измеряются с помощью микроамперметра 9 и вольтметра 10, соответственно. Микроамперметр и источник света 6 подключены ко второму источнику питания БП-2.