Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Перед началом работы с установкой необходимо убедиться, что установка заземлена.



Через каждые 45 минут работы необходимо делать 15 минутный перерыв в работе установки.

 

Рисунок 5 – Блок управления и индикации.

 

МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. Подключите сетевые шнуры блоков к сети и включите блок измерительного устройства выключателем ″ сеть″ на его задней панели. При этом должны загореться индикаторы ″ обратная″, ″ В″ и ″ мкА″. На индикаторе ″ В″ должны установиться нули (0000).

2. Включить блок излучателя выключателем ″ сеть″ на его передней панели. Дать лампе осветителя прогреться в течение 10 мин. После прогрева прибора нажать кнопку ″ сброс″.

3. Кнопкой ″ прямая – обратная″ установить режим измерения прямой ветви вольтамперной характеристики (нажать кнопку ″ прямая″ ).

4. Установить на пути светового потока светофильтр номер 5. При этом световой поток, падающий фотоэлемент, будет перекрыт.

5. Ручками ″ установка нуля″ (5, 6) установить нулевое значение тока на индикаторе ″ мкА″ измерительного блока.

6. Установить на пути светового потока светофильтр номер 1.

7. Изменяя значения напряжения на фотоэлементе с помощью кнопок ″ +″ и ″  ″ через 1 В и, считывая показания фототока Ia с индикатора ″ мкА″, получите данные для построения прямой ветви вольтамперной характеристики этого светофильтра.

8. Проверить отсутствие темнового тока (смотри п. 5).

10. Кнопкой ″ прямая – обратная″ установить режим измерения обратной ветви вольтамперной характеристики (нажать кнопку ″ обратная″ )

11. Изменяя значения напряжения на фотоэлементе с помощью кнопок ″ +″ и ″  ″ через 1 В и, считывая показания фототока Ia с индикатора ″ мкА″, получите данные для построения обратной ветви вольтамперной характеристики этого светофильтра.

12. Устанавливая на пути светового потока поочередно светофильтры номер 2, 3 или 4 (по указанию преподавателя), повторить пп. 5.-11.

13. По полученным данным построить вольтамперные характеристики и по ним найти для разных светофильтров задерживающие потенциалы .

14. Найти число фотоэлектронов, выбитых из катода в единицу времени:

, (5)

где е = 1, 6·10-19 Кл.

15. Для найденных задерживающих потенциалов Uз, соответствующих двум длинам волн (l1 и λ 2), (по указанию преподавателя) определить постоянную Планка по формуле:

(6)

16. Полученные данные занести в таблицу.

17. Оценить погрешность измерений.

18. После окончания измерений выключателем Сеть установку необходимо выключить.

 

Длины волн пропускания интерференционных светофильтров установки: 1  407 нм; 2  435 нм; 3  546 нм; 4  578 нм.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА И ЕГО ФОРМА

Основу содержания отчета составляют данные по измерениям и их элементарным преобразованиям, которые сводятся в таблицу. Форма отчета представлена в приложении 1 (стр. 30).

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ

1. В чем состоит явление внешнего фотоэффекта?

2..Запишите и объясните формулу Эйнштейна по фотоэффекту. Объясните смысл входящих в нее величин.

3.Сформулируйте законы фотоэффекта. Объясните, применяя уравнение Эйнштейна второй и третий законы фотоэффекта.

4. Почему законы фотоэффекта противоречат представлениям о волновой природе света?

5. Как изменяется число фотоэлектронов с увеличением интенсивности излучения?

6. Чем обусловлен темновой ток?

7. Что такое ″ красная граница фотоэффекта″. Почему ее существование? подтверждает корпускулярную теорию фотоэффекта и не подтверждает волновую?

8. От каких параметров зависит задерживающее напряжение?

9. Что такое работа выхода электрона из металла, отчего она зависит?

 

ЛИТЕРАТУРА

[1, глава 36, § 36.1 – 36.3; 2, глава 2, § 9; 3, глава 26, § 202 – 204].

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6.3

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА АТОМА ВОДОРОДА

 

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ: изучить спектр атома водорода; определить длины волн наблюдаемых линий; вычислить, по полученным данным, постоянную Ридберга и радиус орбиты электрона.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Спектры излучения разряженных газов, находящихся в возбужденном состоянии, состоят из отдельных линий и поэтому называются линейчатыми. Линии в таких спектрах расположены неравномерно и образуют группы называемые сериями. Первой была обнаружена серия линий атомарного водорода в видимой области. В последствии оказалось, что серии линий существуют в ультрафиолетовой и инфракрасной частях спектра. Расположение линий в сериях может быть представлено обобщенной формулой Бальмера - Ридберга:

, (1)

где n – частота излучения, c – скорость света, l – длина волны, R – постоянная Ридберга, n и m – целые числа (для видимой области спектра n = 2, m = 3, 4, 5, …).

Происхождение атомных спектров было впервые объяснено Н. Бором, частично использовавшим положения квантовой теории излучения. В своей работе он постулировал, что электроны в атомах движутся вокруг ядер по круговым орбитам, среди которых разрешенными являются только определенные. Электрон на такой орбите обладает определенным значением энергии (Е1, Е2, Е3,...) и движется по ней, не излучая и не поглощая энергии. Подобные орбиты называются стационарными орбитами или состояниями.

Излучение света происходит в тот момент, когда электрон переходит из одного стационарного состояния c большим значением энергии Еm в другое с меньшей энергией Еn. При каждом переходе электрона, энергия атома меняется дискретно (квантуется) и излучается один световой фотон, энергия которого

, (2)

где h – постоянная Планка, Еn и Еm – энергия электрона соответственно в нижнем и верхнем стационарном состоянии (рис. 1).

Наряду с квантованием энергии, в боровской теории постулируется квантование момента импульса L электрона массой mе, движущегося по орбите радиуса r со скоростью v:

. (3)

Постулаты Бора дают возможность вычислить радиусы и скорости движения электрона в атоме для любой стационарной орбиты. Для этого необходимо воспользоваться условием устойчивого движения электрона по орбите (равенство сил, действующих на электрон):

, (4)

где Z – число электронов в атоме (в случае атома водорода Z = 1), е – заряд электрона, eо – электрическая постоянная.

Решая совместно (3) и (4), получим:

, (5)

. (6)

Энергия атома складывается из кинетической энергии электрона Еk (ядро атома считаем покоящимся) и потенциальной энергии Еp взаимодействия электрона с ядром:

, (7)

. (8)

Полная энергия атома Е равна сумме Ek и Ep с учетом (5):

. (9)

В соответствии с теорией Бора величины n, r, и Е также являются квантованными. В зависимости от главного квантового числа n = 2, 3, 4, ... они принимают ряд дискретных значений.

Из уравнений (1), (2) и (9) нетрудно получить частоту излучения, которая соответствует переходу электрона с более удаленной m-орбиты на более близкую к ядру n-орбиту, атома:

. (10)

Так как длина волны l, частота n и скорость света с связаны между собой формулой , то

. (11)

Равенство (11) хорошо описывает сериальные закономерности атома водорода.

Сравнивая последнее выражение с формулой (1), получим значение постоянной Ридберга, через атомные константы:

, (12)

Или

(13)

Изложенная выше элементарная теория была подвергнута дальнейшему развитию, но присущие ей, наряду с достоинствами серьезные недостатки привели к созданию квантовой теории излучения. Согласно этой теории постулируется двойственность характера элементарных частиц (в том числе и электронов), а все величины, характеризующие состояния атома, получены при решении уравнения Шредингера.

АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

Установка состоит из блока излучателя 1 с водородной лампой ТВС-15 и источником ее питания и монохроматора 2.

В данной работе исследуется излучение водорода, находящегося в возбужденном состоянии. Водород помещен в Н-образную стеклянную трубку с двумя электродами. К электродам приложено высокое напряжение от источника, ионизирующее газ в трубке, заставляя его светиться (трубка и источник питания расположены в одном блоке – 1)(рис. 2). Это излучение направляется в монохроматор – 2. Монохроматор предназначен для выделения и исследования монохроматического излучения в спектральном диапазоне от 200 нм до 800 нм. Дифракционная решетка монохроматора разлагает падающее на нее излучение в спектр.

Линии спектра можно наблюдать глазом через окуляр – 3. В поле зрения окуляра находится узкая щель. Решетка монохроматора может поворачиваться с помощью рукоятки 4, вращение которой позволяет по очереди подводить к щели цветные линии спектра и отсчитывать их положение по шкале, нанесенной на поверхность барабана (его видно через окошко 5). Цена деления барабана 2 нм. На боковой стенке осветителя находится выключатель Сеть с индикатором ее включения.

 

 

 

Рисунок 2 – Установка для исследования спектра атома водорода

 


Поделиться:



Популярное:

  1. S:Укажите вид предложения: Рассказать об этом человеке хотелось так, чтобы придерживаться фактов и чтобы было интересно. (Д.Гранин)
  2. Text D. Что такое телекоммуникация (электросвязь)
  3. VI. Расчет параметров цепной передачи
  4. А можно ли сказать, что Природа есть нечто определенное?
  5. А что если член Кооператива желает продать свой пай по ценам, действующим на рынке недвижимости на момент выхода?
  6. А. РОЛЬ ИНФОРМАЦИИ О ПРОМЫШЛЕННОЙ СОБСТВЕННОСТИ В ПЕРЕДАЧЕ ТЕХНОЛОГИИ
  7. А. Только совершением работы. Б. Только теплопередачей. В. Совершением работы и теплопередачей. Г. Внутреннюю энергию тела изменить нельзя.
  8. Автобиография. Что за документ? Кем оформлен?
  9. Автоматическая пожарная сигнализация (АПС) или Автоматическая установка пожарной сигнализации (АУПС)
  10. Автоматическая установка Windows, RIS.
  11. Алгоритм расчета клиноременной передачи
  12. Античность в Греции предстала перед В.А. Серовым в её чистом виде ( ) и художник воспринял эту страну как реализованную мечту о большом искусстве.


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 593; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.02 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь