Файл: Определение длины световой волны при помощи бипризмы френеля (Лабораторная работа 64).doc

ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА

1) Что называется излучательной способностью тела? Что называется поглощательной способностью тела?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

2) Какое тело называется абсолютно черным? Какое тело называется серым?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

3) Сформулируйте закон Кирхгофа для теплового излучения. Каков физический смысл функции Кирхгофа?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

4) Запишите закон Стефана-Больцмана. Как записать закон Стефана-Больцмана для серого тела?

_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

5) Как в эксперименте определяется поток теплового излучения?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

6) По какой формуле вычисляется температура нагретой нити? Как получить эту формулу?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

7) Как использовать график зависимости от для определения коэффициента черноты? Как получить эту формулу?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

Примечание: При затруднениях с ответами на вопросы используйте /2, § 2.3 – 2.8/.

ТЕСТ

1. Абсолютно черное тело полностью поглощает

а) упавшее на него излучение всех частот

б) излучение определенной частоты

---

в) излучение в интервале частот
2. Поглощательная способность серого тела

а) б) в)
3. Энергетическая светимость определяется по формуле

а) б) в)
4. Функция Кирхгофа равна

а) излучательной способности серого тела

б) поглощательной способности серого тела

в) излучательной способности черного тела
5. Энергетическая светимость связана с мощностью излучения Ф соотношением

а) б) в)

6. Закон Стефана-Больцмана выражается формулой

а) б) в)

7. Энергетические светимости черного тела и серого тела связаны соотношением

а) б) в)

---

8. Закон смещения Вина читается:

а) с повышением температуры максимум интенсивности теплового излучения смещается в сторону длинных волн;

б) с повышением температуры длина волны, на которую приходится максимум теплового излучения, остается постоянной;

в) с повышением температуры максимум интенсивности теплового излучения смещается в сторону коротких волн.
9. По какой формуле в эксперименте определяется коэффициент черноты

а) б) в)

10. Какая функция находится в линейной зависимости от температуры?

а) б) в)


КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
2) Каков график излучения абсолютно черного тела?

4) Как формулируется закон Вина?

5) Какова гипотеза Макса Планка для излучения абсолютно черного тела?

---

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ФОТОЭФФЕКТА
(Лабораторная работа 81)

Цель работы: изучить законы фотоэффекта

Приборы и принадлежности: установка для изучения фотоэффекта, набор светофильтров, люксметр.
Фотоэффектом называется явление выбивания электронов из металлов светом. Закономерности фотоэффекта, экспериментально открытые А.Г. Столетовым, можно сформулировать в виде трех положений:

1. 
   фототок насыщения прямо пропорционален освещенности фотокатода;
   
2. 
   максимальная энергия фотоэлектронов не зависит от освещенности фотокатода и прямо пропорциональна частоте падающего света;
   
3. 
   существует «красная» граница фотоэффекта, то есть минимальная частота ( ), при которой фотоэффект прекращается.
   

Объяснить законы фотоэффекта удалось на основе квантовых представлений о природе света. Энергия света излучается и поглощается порциями (квантами). Энергия кванта прямо пропорциональна частоте ( ) электромагнитной волны

. (20.1)

Здесь h =6,63 10 ^–34 Дж c – постоянная Планка. Частицу, энергия которой выражается формулой (20.1), называют фотоном. Электрон, поглотив фотон, выходит из металла. На удаление электрона расходуется энергия ( ), называемая работой выхода. Работа выхода равна энергии, которую необходимо сообщить электрону, чтобы удалить его с поверхности металла (жидкости) в вакуум. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта представляет собой закон сохранения энергии:

(20.2)

где – кинетическая энергия электрона.

Фототок прекращается, если кинетическая энергия вылетающих электронов обращается в нуль. Из формулы (20.2) в этом случае определяется красная граница фотоэффекта: .

Как правило, электрон поглощает один фотон (многофотонные процессы маловероятны). Поэтому в уравнение (20.2) не входит число падающих фотонов (освещенность фотокатода). Следовательно, максимальная энергия вылетающих электронов зависит только от частоты и не зависит от освещенности:

---

.

Фототок насыщения определяется максимальным числом выбитых электронов, которое прямо пропорционально числу падающих фотонов.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

Законы фотоэффекта можно получить при анализе вольт-амперной характеристики (ВАХ) фотоэлемента.

В
установке для снятия ВАХ (рис. 20.1) напряжение на фотоэлемент подаётся через потенциометр от источника питания . Напряжение и ток в цепи фотоэлемента измеряются соответственно вольтметром V и микроамперметром . и - нагрузочные сопротивления.

Если на анод подать положительный потенциал, а на катод – отрицательный, как показано на рис. 20.1, то с увеличением напряжения фототок возрастает. При нулевом напряжении на фотоэлементе часть выбиваемых электронов достигает анода, образуя электрический ток .

Д ля его прекращения необходимо подать на анод фотоэлемента отрицательное напряжение , называемое напряжением задержки (рис. 20.2).

Зная , можно определить максимальную энергию фотоэлектронов

---