Задание 10

400 нм	I, мА		0,2	0,4	0,6	0,8	1,2	1,4	1,6	1,68	1,72	1,74
U, В	-1,0	-0,7	-0,5	-0,4	-02		0,4	0,7	1,2	1,4	1,6
435 нм	I, мА		0,01	0,04	0,12	0,38	0,60	1,0	1,2	1,4	1,56	1,58	1,58
U, В	-0,71	-0,22	-0,17	-0,08		0,22	0,46	0,60	0,80	1,0	1,2	1,4
546 нм	I, мА		0,10	0,16	0,20	0,3	0,45	0,60	0,80	1,08	1,26	1,33	1,34	1,34
U, В	-0,38	-0,33	-0,26	-0,1		0,2	0,46	0,84	1,22	1,5	1,6	1,66	1,66
578 нм	I, мА		0,1	0,2	0,3	0,35	0,38	0,40	0,44	0,45
U, В	-0,2	-0,1	-0,05		0,25	0,6	0,8	1,2	1,5

Теоретическая часть выполняется обучающимся самостоятельно [5, с. 30].

Экспериментальная часть

1. Описание экспериментальной установки

Общий вид экспериментальной установки показан на рис. 1.

Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки ФПК 10

Установка состоит из объекта исследования (1) и устройства измерительного (2), располагаемых на лабораторном столе и соединяемых между собой кабелем.

Объект исследования конструктивно выполнен в виде сборного корпуса, в котором установлены осветитель (3) (спектральная ртутная лампа) с источником питания, блок (4) светофильтров 1, 2,3,4 и устройство регулировки освещенности. Положение «0» блока светофильтров соответствует прохождению света без светофильтров и может применяться для снятия интегральных вольтамперных характеристик, а положение «5» перекрывает лампу и используется для установки ноля. К корпусу с помощью кронштейна прикреплен усилитель фототока, на верхнюю крышку которого устанавливаются сменные фотоприемники (5) с фотоэлементами Ф-8 и Ф-25. При установке фотоприемников их приемное окно (6) совмещается с выходным окном осветителя и закрывается при помощи бленды.

На передней панели объекта исследования находится сетевой выключатель с индикатором включения сети. На задней панели объекта исследования расположены клемма заземления, держатели предохранителей и сетевой шнур с вилкой. На боковой стенке расположено выходное окно осветителя и устройства для смены светофильтров и регулировки освещенности. На боковых поверхностях усилителя фототока расположены соединительный шнур с разъемом для подключения объекта исследования к устройству измерительному и регуляторы баланса усилителя «ГРУБО» и «ТОЧНО».

Устройство измерительное (2) выполнено в виде конструктивно законченного изделия. В нем применена однокристальная микро - ЭВМ с соответствующими дополнительными устройствами, позволяющими производить измерение тока фотоэлемента устанавливать и измерять питающие напряжения на фотоэлементе, а также осуществлять функции управления установкой (установка режимов прямого или обратного измерения и т.п.). В состав устройства измерительного входят также источники его питания.

На передней панели устройства измерительного размещены следующие органы управления и индикации:

- кнопка «ПРЯМАЯ – ОБРАТНАЯ» с соответствующими индикаторами – предназначена для включения прямого или обратного режимов измерения;

- кнопки «+», «–» и «СБРОС» – предназначены для регулировки напряжения на фотоэлементе и его сброса в ноль;

- индикаторы «В» и «мкА» – предназначены для индикации значений величин напряжения на фотоэлементе и фототока в процессе работы.

На задней панели устройства измерительного расположены выключатель «СЕТЬ», клемма заземления, держатели предохранителей (закрыты предохранительной скобой), сетевой шнур с вилкой и разъем для подключения объекта исследования.

2. Порядок выполнения расчетно-графической работы

Принцип действия установки основан на измерении тока через фотоэлемент при изменении полярности и величины приложенного к нему напряжения и изменения спектрального состава и величины освещенности катода фотоэлемента.

1. Используя данные задания, заполняем табл. 1 для четырех длин волн.

Таблица 1

λ	В прямом направлении
U, В
I, мА
В обратном направлении
U, В
I, мА

2. Построить на миллиметровой бумаге семейство прямых и обратных ветвей вольтамперных характеристик фотоэлемента для четырех светофильтров (четыре зависимости на одном графике).

3. Для каждой вольтамперной характеристики найти напряжение U з, соответствующее полной задержке электронов (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость фототока от напряжения (для двух светофильтров).

4. Все измерения и вычисления свести в табл.2 (например, задание №2). В таблице также укажите длины волн, которые пропускает каждый светофильтр.

Таблица 2

№ п/п	λ, нм	ω, рад/с	Uз, В	ħ, Дж∙с
1. 2. 3. 4.

5. Зная длины волн для каждого светофильтра, необходимо вычислить частоту (ω = 2πс / λ), которую пропускает светофильтр. Это и будет частота света, который, попадая на фотоэлемент, вызывает фотоэффект. Данные занести в табл. 2.

6. Построить график зависимости U з = f (ω) (рис. 3).

7. Из графика найти значение постоянной Планка (; ; е = 1,6∙10^-19Кл), оценить ошибку определения постоянной Планка.