Методика проведения эксперимента

Собрать установку по приведенной схеме (рис.3). Противонапряжение подается с выхода 1 стабилизированного источника питания и изначально устанавливается в пределах 0,5В. В ходе эксперимента подбирается его оптимальное значение в пределах от 0 до 3 вольт. Ускоряющее напряжение подается с выхода 2. Устанавливается его максимальное значение. Перед началом измерений все приборы прогреваются в течении 10 -15 минут. Выход термостата на нужную температуру может занять большее время. Использование самописца возможно в двух вариантах.

а) В режиме (xyt). Установить чувствительность входа x примерно 2В/см и соедините его с выходом U_я блока питания. Вход y соедините с выходом усилителя постоянного тока и установите его чувствительность приблизительно на 0,5 - 1В/см. Самописец выведите на нулевую точку.

Необходимо помнить, что в виду того, что выход усилителя может быть инвертирован, нулевая точка может быть как снизу, так и сверху с левой стороны планшета. Замкните ключ.

Самописец начнет вычерчивать кривую зависимости тока от приложенного напряжения, ход которой показан на рисунке 8.

Рис. 8. Наблюдаемая зависимость выходного тока от ускоряющего напряжения.

Б) В режиме (yt). Переключить режим самописца в указанный. Соединить его с исследуемой схеме, как и в предыдущем пункте. Так как в результате перезарядки конденсатора, увеличение ускоряющего напряжения происходит экспоненциально, регистрируемые максимумы кривой не равноудалены друг от друга. Рекомендуется снять названные зависимости на одном листе. Поэтому перед началом второго опыта убедитесь в том, что карандаш самописца находится в той же начальной точке.

Перед началом выполнения всех заданий собранная установка имеет вид, показанный на рисунке 3.

Задание 1. Определение потенциалов возбуждения атомов ртути (путем снятия кривой Франка-Герца в режиме (xyt)) при различных температурах (условия опыта уточняются у преподавателя).

1. Выполните следующие действия:

• установить чувствительность входа x примерно 2В/см и соедините его с выходом U_а блока питания;

• вход у соедините с выходом усилителя постоянного тока и установите его чувствительность приблизительно на 0,5 - 1 В/см;

• положить и укрепить на самописце лист миллиметровой бумаги;

• самописец выведите на нулевую точку (сверху или снизу).

2. В установке, собранной по приведенной схеме (рис. 3):

• установить значение противонапряжения 0,5В (выход 1). В ходе эксперимента оптимизируется его значение в пределах от 0 до 3 вольт;

• установить максимальное значение ускоряющего напряжения (выход 2);

• включить установку и прогреть ее в течении 10 - 15 минут;

• используя датчик температуры и регулятор термостата установить температуру 150С и дождаться ее стабилизации.

3. Для определение потенциалов возбуждения атомов ртути:

• ключ 7 перевести в положение 1 (включено);

• сначала снимите кривую Франка-Герца качественно, не обращая внимания на показания вольтметра 6;

• не меняя листа миллиметровки, 2 — 3 раза повторите предыдущие действия, указывая рядом с пиками значения потенциалов возбуждения, измеренные по вольтметру.

4. Действие 3 повторите 3 - 5 раз.

5. Используя датчик температуры и регулятор термостата установить температуру 160С и дождаться ее стабилизации.

6. Повторите действия 3-4.

7. Используя датчик температуры и регулятор термостата установить температуру 170С и дождаться ее стабилизации.

8. Повторите действия 3 - 4.

9. Используя датчик температуры и регулятор термостата установить температуру 180С и дождаться ее стабилизации.

10. Повторите действия 3 - 4.

11. Сравните значения потенциалов возбуждения атомов ртути на кривых Франка-Герца, полученных при разных температурах, с их теоретическими значениями

Задание 2. Определение потенциалов возбуждения атомов ртути (путем снятия кривой Франка-Герца в режиме (yt)) при различных температурах (условия опыта уточняются у преподавателя). Сравнить полученные данные с результатами первого задания.

1. Выполните следующие действия:

• переключите самописец в указанный режим (yt);

• вход y соедините с выходом усилителя постоянного тока и установите егочувствительность приблизительно на 0,5 - 1В/см;

• положить и укрепить на самописце лист миллиметровой бумаги;

• самописец выведите на нулевую точку (сверху или снизу).

2. В установке, собранной по приведенной схеме (рис. 3):

• установить значение противонапряжения 0,5В (выход 1). В ходе эксперимента оптимизируется его значение в пределах от 0 до 3 вольт;

• установить максимальное значение ускоряющего напряжения (выход 2);

• включить установку и прогреть ее втечении 10— 15 минут;

• используя датчик температуры и регулятор термостата установить температуру 150С и дождаться ее стабилизации.

3 Для определение потенциалов возбуждения атомов ртути:

• ключ 7 перевести в положение 1 (включено);

• сначала снимите кривую Франка -Герца качественно, не обращая внимания на показания вольтметра 6;

• не меняя листа миллиметровки, 2-3 раза повторите предыдущие действия, указывая рядом с пиками значения потенциалов возбуждения, измеренные по вольтметру.

4. Действие 3 повторите 3-5 раз:

• в одном из опытов укрепите на самописце лист миллиметровки с кривой Франка-Герца, полученной при выполнении первого задания при соответствующей температуре;

• сравните между собой полученные результаты.

5. Используя датчик температуры и регулятор термостата установить температуру 160С и дождаться ее стабилизации.

6. Повторите действия 3 - 4.

7. Используя датчик температуры и регулятор термостата установить температуру 170С и дождаться ее стабилизации.

8. Повторите действия 3 - 4.

9. Используя датчик температуры и регулятор термостата установить температуру 180С и дождаться ее стабилизации.

10. Повторите действия 3-4.

11. Сравните значения потенциалов возбуждения атомов ртути на кривых Франка-Герца, полученных при разных температурах, с их теоретическими значениями и со значениями, полученными при выполнении первого задания.

Контрольные вопросы.

1. Как М.Планк объяснил закономерности в излучении абсолютно черного тела.

2. Уравнение фотоэффекта Эйнштейна и его объяснение основных закономерностей этого явления.

3. Сформулируйте постулаты Бора.

4. Получите формулу энергии атома водорода согласно модели Бора-Резерфорда.

5. Опишите опыты Франка-Герца и прокомментируйте подученные в них результаты.

6. Как измерить потенциал ионизации атомов ртути?

7. Почему измеренное значение первого потенциала возбуждения не совпадает с расчетным?

8. Поясните принцип работы термостата, используемого в данной работе.

9. Сформулируйте этапы выполнения лабораторной работы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Техническая документация и методические указания немецкой фирмы РНYWЕ (на английском языке).

2. Джанколи Д. Физика: В 2т./ Пер. с анг. М.: Мир, 1989.Т.2.

3. Акоста В., Кован К., Грэм Б. Основы современной физики. М.: Просвещение, 1981

4. Кинсеп А.С., Локшин Г.Р., Ольхов О.А. Основы физики: В 2 т./ Под ред. Кингсеппа. М.

5. Давыдов А.С. Квантовая механика.- М: Физматгиз, 1963.-748 с

Дата добавления: 2015-06-29