Материал: Методические указания для выполнения лабараторных работ. Оптика и атомная физика
Указания по обработке результатов
По данным табл. 12.1 построить графики зависимости фототока фото-
элемента от напряжения I = I (U ) для трех значений освещенности катода E2 , E3 , E4 . Графики построить для зеленого и синего светофильтров. Для каждой вольтамперной характеристики (ВАХ) определить силу тока насы-
щения |
Iн . Результаты занести в табл. 12.3. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12.3 |
|
|
Зависимость тока насыщения от освещенности фотокатода |
|
|
|||||||||||
|
(S = 4,510 |
−4 |
|
2 |
) η = 0,01 k = |
e η Sλ |
a = |
hc |
|
3 |
|
3 |
|
|
|
|
м |
|
|
|
a |
= 5,0 10 |
a |
= 5,4 10 |
|
, |
|||
|
|
|
|
|
|
hc |
|
eSλ |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
k1 = 2, 0 мкА
Светофильтр
№
Ei , Вт м2
Iн , мкА
=Iн E,
мкА м2 Вт
= k θIн + θE
kIE
н
η = hck eSλ = ak
= η θk = η θIн + θE
kIE
н
м |
2 |
Вт , k2 = 1,87 |
2 |
|
мкА м |
Зеленый λ1 = 550 нм
2 3 4
0,15 0,07 0,02
0,31 0,14 0,04
2,07 |
2,0 |
2, 0 |
Вт
Синий
2
1,6
3,02
1,9
λ |
2 |
= 515 нм |
|
|
4
0,90,4
1,64 0,72
1,87 1,8
84
2. На мм-бумаге построить координатные оси (I н , E ) и отложить на них масштаб. Построить согласно табл. 12.3 графики зависимости I н = I н (E) то-ка насыщения Iн от освещенности E фотокатода для зеленого и синего све-тофильтров. Эта зависимость согласно закону Столетова (12.6) имеет вид
I н = kE , где экспериментальное значение коэффициента k = kk может |
|||||
быть найдено по выборке объема N = 3 |
табл.12.3. Случайную погрешность |
||||
параметра рассчитывать по размаху выборки k = P , N Rk . |
|||||
3. Определить экспериментальный |
квантовый выход электронов |
||||
η = hck eSλ = ak . Результаты расчетов занести в табл.12.3. |
|||||
4. Рассчитать по табл. 10.2. по выборкам объема N = 5 значения запира- |
|||||
|
|
|
|
|
i =1, 2 соответствуют зеленому и |
ющего напряжения U з i = U |
з iUзi , где |
||||
синему светофильтрам. Расчет случайной погрешности произвести по разма-
ху выборки: U з i = βP , N RU |
зi |
. |
|
|
|
( y , x ) = (Uз , ν), где |
|
5. На мм-бумаге построить координатные оси |
|||
ν = c λ частота излучения, пропускаемого светофильтром, и отложить на них |
|||
масштаб. Нанести на эту координатную плоскость точки (Uз1, ν1 ) и (Uз2 , ν2 ) и провести через них прямую y = ax + b = a(ν − ν0 ) . Эта прямая пересечет ко-
ординатные оси в точках ( y , x ) = (b, 0) |
и |
( y , x) = (0, ν0 ) . Угловой коэффици- |
|||||||||||||||||||||
ент |
наклона |
этой |
прямой |
можно |
определить |
по формуле a = Uз ν = |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
= −b a и т. п. за- |
= (U |
|
− U |
|
|
) |
( ν |
|
− ν ) . Значения ν |
, ν |
|
, U |
|
, U |
|
, a , b, ν |
|
, ν |
||||||
з 2 |
з1 |
2 |
2 |
з1 |
з 2 |
0 |
0 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
несите в табл. 10.4.
ν1
Гц
b
В
ν2
Гц
ν0
Гц
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12.4 |
|||
|
|
|
|
Определяемые в опыте постоянные |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Uз1 |
|
Uз2 |
|
aэ = |
U |
з |
|
|
|
|
a = |
h |
|
|
|
|
hэ = eaэ |
|
|
h |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
ν |
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В |
|
В |
|
|
|
В/Гц |
|
|
|
|
|
|
В/Гц |
|
|
|
|
Дж с |
|
Дж с |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,14 10−15 |
|
|
|
|
6,63 10−34 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 12.4 |
||||||
' |
= − |
b |
|
|
|
|
= |
|
c |
|
|
λ |
' |
= |
c |
|
A = h 0 |
|
' |
' |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
ν0 |
|
|
|
|
λ0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
aэ |
|
|
|
|
ν0 |
|
|
|
0 |
|
' |
|
|
|
A =hν0 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ν0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Гц |
|
|
|
|
|
нм |
|
|
|
|
|
|
нм |
|
|
|
эВ |
|
эВ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
85
Определите экспериментальное значение постоянной Планка hэ = eaэ и сопоставьте его с табличным значением h . Рассчитайте работы выхода элек-
трона
= h 0 , A' =hν'0
и занесите их в табл. 12.4. Рассчитайте другие вели-
чины, входящие в табл. 12.4. По таблицам работ выхода определите матери-ал, из которого сделан катод вакуумного диода в данной работе.
Объясните расхождения между значениями параметров, определенными в опыте, с их табличными значениями, если таковые имеются.