Методика эксперимента. Схема экспериментальной установки представлена на рис.36.1

Схема экспериментальной установки представлена на рис.36.1.

Эта установка состоит из источника света – электролампы Л, и фотоэлемента ФЭ, который представляет собой прозрачный для света баллон с вакуумом порядка 10^-5 – 10^{-6 мм рт. ст. На одну половину внутренней поверхности баллона наносится светочувствительный слой из щелочных металлов, который выполняет роль катода К; в центре располагается металлический анод А. При освещении катод испускает электроны. Изменяя с помощью потенциометра П напряжение между катодом и анодом, получают семейство вольтамперных характеристик фотоэлемента, соответствующих различным световым потокам(рис. 36.2). Каждая характеристика снимается при постоянном световом потоке, то есть при неизменном расстоянии между осветителем и фотоэлементом.}

		U

Для всех характеристик ток равен нулю при одном и том же значении задерживающего напряжения U_з. Это значит, что максимальная кинетическая энергия электронов расходуется на работу против запирающего электрического поля, т.е.

(1)

Одинаковое значение задерживающего напряжения при различных световых потоках показывает на основании (1), что максимальная скорость вылетающих из катода электронов от светового потока не зависит, что подтверждает второй закон фотоэффекта.

Фотоэлектроны образуют вблизи катода электронное облако. С ростом напряжения между катодом и анодом электронное облако рассасывается, ток при небольших напряжениях растет, затем перестаёт изменяться. Установившийся ток называется током насыщения. При этом все электроны, вылетающие из катода за 1 секунду, достигают анода, т. е. ток насыщения пропорционален количеству фотоэлектронов.

При нормальном попадании световых лучей на катод световой поток определяется формулой

, (2)

где I – сила света осветителя (лампы), S – площадь окошка фотоэлемента, R – расстояние от осветителя до фотоэлемента, которое можно менять, перемещая источник света.

Определив значение тока насыщения I_нас по графикам рис. 36.2 и рассчитав световой поток для различных R по формуле (2), можно построить график зависимости I_нас от светового потока (рис.36.3).

Линейный характер графика (рис.36.3) подтверждает пропорциональность числа фотоэлектронов световому потоку, т.е. является подтверждением первого закона фотоэффекта.