Порядок выполнения работы
1. Включите в сеть ВУП и ЛАТР. 2. На лампу накаливания подайте некоторое напряжение через Латр и тем самым осветите фотоэлемент. 3. Изменяя напряжение потенциометром на выпрямителе, снимите зависимость фототока от анодного напряжения при постоянной освещенности (не менее десяти точек). Данные занесите в таблицу 6.1. Освещенность Е1 измерьте люксметром и полученное значение запишите в таблицу 25.1. Таблица 25.1 – Экспериментальные данные для освещенности Е 1 Освещенность Е 1 =______ (lx)
4. Измените освещенность и снимете аналогичную зависимость. Данные занесите в таблицу 25..2. Таблица 25.2 – Экспериментальные данные для освещенности Е 2 Освещенность Е 2 =________ (lx)
5. Далее установите с помощью потенциометра ВУПа и вольтметра постоянное анодное напряжение на фотоэлементе в пределах, возможных для данного выпрямителя. 6. Снимите зависимость фототока от освещенности. Для этого, изменяя последовательно напряжение на ЛАТРе и тем самым, меняя освещенность фотоэлемента, измерьте не менее десяти значений силы тока фотоэлемента при различных значениях освещенности. Данные занесите в таблицу 25..3. Таблица 25.3 – Экспериментальные данные для анодного напряжения U 1 Анодное напряжение U 1= ______(В)
7. Измените анодное напряжение и проведите аналогичные измерения. Данные занесите в таблицу 25.4. Таблица 25.4 – Экспериментальные данные для анодного напряжения U 1
Анодное напряжение U 1= ______(В)
8. По данным таблиц 25.1 и 25.2 зависимости фототока от анодного напряжения постройте вольтамперные характеристики исследуемого фотоэлемента. 9. По данным таблиц 25.3 и 25.4 постройте зависимости фототока от освещенности – люксамперные характеристики фотоэлемента. Контрольные вопросы 1. Внешний фотоэффект и законы Столетова А.Г. для него. 2. Люксамперная характеристика фотоэлемента и объяснение характера этой зависимости. 3. Задерживающее напряжение фотоэлемента и способ определения максимальной кинетической энергии фотоэлектронов. 4. Работа выхода электрона. 5. Квантовая природа поглощения света. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. 6. Красная граница фотоэффекта. 7. Фотоэлемент с внешним фотоэффектом, принципы его работы и характеристики. 8. Вольтамперная характеристика фотоэлемента и объяснение характера этой зависимости.
Лабораторная работа №26: Определение постоянной Стефана – Больцмана Цель работы: Определить постоянную Стефана -Больцмана Оборудование: экспериментальная установка, оптический пирометр “Проминь” Краткая теория Излучение телами электромагнитных волн (свечение тел) может осуществляться за счет различных видов энергии. Самым распространенным является тепловое излучение. Тепловым излучением называется испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тел. Все остальные виды свечения, возбуждаемые за счет энергии, кроме внутренней (тепловой), объединяются под общим названием «люминесценция». В данной работе изучаются закономерности теплового излучения. Интенсивность теплового излучения характеризуется энергетической светимостью R, равной потоку энергии, испускаемого единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям (в пределах телесного угла 2 π). Энергетическая светимость представляет собой полную мощность теплового излучения с единицы поверхности тела. Энергетическая светимость является функцией температуры.
Тепловое излучение имеет сплошной спектр, оно состоит из волн различных частот ω (или длин λ). Для описания распределения мощности излучения по спектру используются следующие величины. Обозначим поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела в интервале частот dω, через dRω. При малом интервале dω поток dRω будет пропорционален dω: Величина Энергетическая светимость связана с испускательной способностью формулой Излучение можно характеризовать вместо частоты ω длиной волны λ. Из соотношения Знак минус не имеет существенного значения и в дальнейшем может быть опущен. Так как интервалы dω и dλ связаны выше указанным соотношением, то они относятся к одному и тому же участку спектра, а следовательно, величины Окончательная связь имеет вид: Пусть на элементарную площадку поверхности тела падает поток лучистой энергии называется поглощающей способностью тела. По определению Согласно закону Кирхгофа, отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела, оно является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией частоты (длины волны) и температуры: Из определения абсолютно черного тела следует, что для него При теоретических исследованиях для характеристики спектрального состава равновесного теплового излучения удобнее пользоваться функцией частоты
Первая из этих особенностей поведения универсальной функции Кирхгофа отражена в законе Стефана – Больцмана, по которому энергетическая светимость где Вторая из этих особенностей поведения (энергетическая светимость
где Попытку определить испускательную способность абсолютно черного тела, исходя из теоремы классической статистики о равнораспределении энергии по степеням свободы, сделали Рэлей и Джинс. Полученное ими выражение
называется формулой Рэлея – Джинса. Эта формула удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными лишь при больших длинах волн и резко расходится с опытом для малых длин волн. Интегрирование этого выражения по С классической точки зрения вывод формулы Релея – Джинса является безупречным. Поэтому расхождение этой формулы с опытом указывало на существование каких-то закономерностей, не совместимых с представлениями классической физики.
Вид функции Коэффициент пропорциональности Планк получил выражение для универсальной функции Кирхгофа:
Это выражение носит название формулы Планка. Она хорошо согласуется с экспериментальными данными во всем интервале частот от 0 до ∞. При малых частотах эта формула переходит в формулу Рэлея – Джинса. Она так же полностью согласуется с законом Стефана – Больцмана и законом смещения Вина. Таким образом, формула Планка дает исчерпывающее описание равновесного теплового излучения. Методика измерений Целью настоящей работы является экспериментальное определение постоянной Стефана – Больцмана. В природе абсолютно черных тел не существует. Для серых тел в закон Стефана – Больцмана вводится коэффициент поглощения а <1:
Источником излучения в данной работе является вольфрамовая нить лампы накаливания. Если принять, что окружающую среду можно считать абсолютно черным телом, то мощность излучения, отдаваемая нитью, имеющую температуру Т 1, в окружающую среду с температурой Т 2, может быть определена по формуле
где S – площадь поверхности нити. С другой стороны, эта мощность, по закону сохранения энергии, должна быть равна подводимой к нити электрической мощности: N=IU, (26.11) где I, U – сила тока в нити и падение напряжения на ней. Из приведенных уравнений (26.10) и (26.11) находим расчетную формулу для постоянной Стефана – Больцмана:
Читайте также: II. Методика и порядок составления родословной Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|