МУ - К-68 (1003922), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для этогопроводником с вилками замыкают входные гнезда «In» усилителя и вращением ручки « ←0→ »усилителя добиваются нулевого напряжения на выходе усилителя. После описанной процедурыубирают проводник, которым замыкали входные гнезда.12Напряжение Uвых на выходных клеммах усилителя не может превышать 10 В независимоот величины входного тока. Если выходное напряжение достигло 10 В, то усилитель можетбыть «перегружен», а результат измерения тока искажен. В этом случае необходимо уменьшитькоэффициент усиления.В блоке питания имеются выходные гнезда на переменные (АС) напряжения 6 В и 12 В ина постоянное (DC) напряжение, регулируемое от 0 до 12 В.
Постоянное напряжение изменяютручкой «V ». Ручкой «А» устанавливают предельный ток источника постоянного напряжения (до2 А).Мультиметры типа 3335 DMM используются для измерения постоянных напряжениймежду электродами фотоэлемента и на выходе усилителя. Напряжение подают на клеммы«com» и «V-Ω».Порядок выполнения задания.1. Зарисовать в рабочей тетради принципиальную схему установки (см. рис. 9).2. Установить в блоке питания ручку «А» в положение 1 А (один ампер), а ручку «V » – на 2 В(предельное напряжение в лабораторной работе).3.
Мультиметры установить в режим измерения постоянного напряжения «V=» с пределомизмерений 2 В. Включить питание мультиметров.4. С помощью переключателей установить рабочий режим усилителя тока: входное сопротивление Re = 104Ω, усиление («Amplification») K =103, время усреднения тока («Time constant»0,3 с.5. Включить сетевое питание усилителя и источников тока. Для этого вставить сетевые вилкив розетки и включить питание тумблером, расположенным на задней стенке приборов. Приэтом в блоке питания должен загореться индикатор «Power».6.
Отрегулировать нуль усилителя. Для этого замкнуть проводником с вилками входные гнезда «In» усилителя; при этом не следует отключать другие проводники от входных гнезд.Вращением ручки « ←0→ » усилителя добиться нулевого напряжения на выходе усилителя.После описанной процедуры убрать проводник, которым замыкали входные гнезда усилителя.Задание 2. Измерить запирающее напряжение для различных частот иинтенсивности светаИзмерения выполняют, изменяя частоту света с помощью узкополосных светофильтров,пропускающих излучение с различной длиной волны.
Длина волны указана на оправе светофильтра.Интенсивность света изменяют перемещением шторки на входном окне блока фотоэлемента. Назовем интенсивность нормальной, когда свет проходит через круглое отверстие полностью. Если шторку сдвинуть на половину диаметра отверстия, то интенсивность светауменьшится примерно вдвое (уменьшенная интенсивность).Порядок выполнения задания.1. Подготовить табл. 1 для записи результатов измерений.Таблица 1Результаты измерения запирающего напряженияλ, нм366ν, 1014 Гц8,2Запирающее напряжение Uзап, ВПри нормаль-При уменьшен-Среднее дляной интенсив-ной интенсив-двух интенсив-ностиностиностей134057,414366,885465,505785,202. ВНИМАНИЕ! Очень бережно обращаться с интерференционными светофильтрами, не дотрагиваться до их поверхности, не протирать, не ронять.3.
Присоединить к блоку c лампой один из светофильтров. Шторку на блоке фотоэлементаустановить так, чтобы свет проходил через круглое отверстие полностью. Плотно соединить блок фотоэлемента с блоком лампы. Исключить засветку фотоэлемента постороннимиисточниками света.4. Перемещением движка реостата установить максимальное напряжение U на фотоэлементе(примерно 2 В). При этом выходное напряжение усилителя Uвых должно быть отрицательным.
Отрицательному выходному напряжению соответствует отрицательный ток фотоэлемента.5. Отрицательный ток объясняется небольшим побочным эффектом – эмиссией фотоэлектронов с поверхности анода. При напряжении ≥ 2 В обратной полярности электроны, испущенные с фотокатода, уже не достигают анода. Однако имеется небольшая эмиссия электроновс поверхности анода, который также освещается. Для электронов, испущенных анодом, напряжение является прямым (а не обратным), поэтому они достигают фотокатода, создаваянаблюдаемый отрицательный ток.6. Медленно уменьшая реостатом напряжение на фотоэлементе, следить за напряжением Uвыхна выходе усилителя. При этом отрицательное выходное напряжение усилителя должноуменьшаться по величине, и пройдя через нулевое значение, изменить полярность на положительную, а затем возрастать при дальнейшем уменьшении напряжения между катодом ианодом.7.
Анализ показывает, что напряжение U на фотоэлементе, при котором ток фотоэлементаравен нулю (выходное напряжение усилителя Uвых = 0), можно принять за напряжение запирания Uзап.8. Медленным перемещением движка реостата определить, как можно точнее, запирающеенапряжение Uзап. Результат измерения Uзап записать в табл. 1 в столбец для нормальной интенсивности.9. Уменьшить интенсивность света примерно в два раза, сдвинув шторку на половину диаметра круглого отверстия. Повторить измерения п.
8. Результат измерения записать в табл. 1 встолбец для уменьшенной интенсивности.10. Повторить измерения пунктов 8, 9 для светофильтров с другими длинами волн. Результатыизмерений записать в табл. 1.11. Выключить питание установки.1.2.3.4.4. Обработка результатов измеренийПо результатам измерения (см. табл. 1) запирающего напряжения Uзап при различной интенсивности света, но одинаковой частоте, сделать вывод, зависит ли максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов от интенсивности света?По результатам измерения запирающего напряжения Uзап при различной интенсивности света вычислить среднее значение запирающего напряжения для каждой частоты. Результатвычисления записать в табл.
1.По результатам измерений (см. табл. 1) построить графическую зависимость запирающегонапряжения Uзап (среднего значения) от частоты ν излучения. Для этого нанести на графикэкспериментальные точки (хорошо заметными значками) и провести через них наилучшуюпрямую (см. рис.
8).Сделать вывод, подтверждает ли полученный график второй закон фотоэффекта?145. Используя построенный график, определить постоянную Планка h по методике, описаннойвыше (см. формулу (8)). Полученное значение h представить в табл. 2.Таблица 2Результаты измерения постоянной Планка и энергии фотонаПостоянная Планкаh=Относительная погрешность измерения= %Энергия фотона видимого света (λ =546 нм)E = Дж = эВ6. Из сравнения полученного в лабораторной работе значения h с табличным значениемh = 6,6262 . 10-34 Дж.с вычислить относительную погрешность измерения в %.7. Вычислить энергию фотона зеленого света ( λ = 546 нм) в Дж и эВ.
Результаты вычисленийпредставить в табл. 2.Контрольные вопросы1.2.3.4.5.6.7.Почему необходимо затратить энергию для вырывания электрона из металла? Что такоеработа выхода электрона?Что такое ток насыщения и как он связан с числом испущенных электронов, а также с потоком излучения?В чем заключается метод запирающего напряжения для измерения кинетической энергиизаряженных частиц?Как формулируются законы фотоэффекта и основные положения фотонной теории света?В чем суть формулы Эйнштейна для фотоэффекта?В чем состоят противоречия между классической теорией света и законами фотоэффекта?В чем заключается методика измерения постоянной Планка в данной работе?Список литературы1.Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В.
Квантовая физика. – М.: Изд-во МГТУ, 2004. – 496 с.2.Иродов И.Е. Квантовая физика. Основные законы. – М.: Лаборатория базовых знаний,2001. – 272 с.3.Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. – М.: Наука. 1987. – Т. 3. – 320 с..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
