14_Опыт Франка-Герца
.pdf7.По окончании эксперимента остановите измерения, нажав на красную
кнопку «Стоп» 
и верните напряжение на промежутке «анод - катод» к нулевому значению.
Обработка результатов измерений
1.Подведите указатель мыши к первому максимуму ВАХ. Установите в этом месте жёлтый вертикальный маркер, нажав левую кнопку мыши. Зафиксируйте значение напряжения U(l), появившееся в верхней части окна с графиком, в таблице 2 отчета по лабораторной работе (см. приложение).
2.Установите маркер на втором максимуме ВАХ и выпишите значение напряжения U(2) в таблицу 2. Точно так же поступите и с остальными максимумами зависимости тока от напряжения.
3.Подсчитайте первый потенциал возбуждения атомов аргона по формуле: и найдите среднее значение полученных величин. Рассчитайте длину волны резонансного излучения атома аргона
4.Оформите отчет по лабораторной работе.
3.2. Порядок выполнения работы без использования компьютера
1.Включите установку и дайте прогреться вакуумной лампе течение 5 минут, установив напряжение питания нити накала, рекомендованное в таблице на правой боковой поверхности корпуса.
2.Установите величины сеточных напряжений и множителя тока в соответствии с рекомендациями таблицы. Для установления рекомендуемого напряжения UКС1 на сетке 1 переключатель режимов накала катода должен быть в режиме "Сетка1", для установления рекомендуемого напряжения UКС2 на сетке 2 переключатель режимов накала катода должен быть в режиме "Сетка2".
3.Переведите переключатель режимов накала катода в положение "Анод". Изменяя напряжение UKCI (ОТ 0 ДО 90 В) вращая ручку регулировки "Анод", снимите вольтамперную характеристику (рис. 9). Результаты измерения вольт-амперной характеристики занести в таблицу 1 отчета по лабораторной работе. По данным таблицы построить ВАХ.
4.На миллиметровой бумаге постройте график зависимости I(U). По графику определите значения напряжения, соответствующие максимумам ВАХ, подсчитайте первый потенциал возбуждения по формуле:
и найдите среднее значение полученных величин, где i – номер максимума. Рассчитайте длину волны резонансного излучения атома аргона.
5.Оформите отчет
11
4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Сформулируйте квантовые постулаты Бора.
2.В чем сущность опытов Франка и Герца?
3.Какие основные выводы можно сделать на основании опытов Франка и Герца?
4.Какие столкновения электронов с атомами называются упругими,
акакие - неупругими? На каких участках вольтамперной характеристики имеют место упругие, а на каких - неупругие столкновения?
5.С какой целью на коллектор подается задерживающее напряжение? Из каких соображений оно выбирается?
6.Что такое первый потенциал возбуждения? Какое состояние атома называется основным, а какое возбужденным?
7.Что такое потенциал ионизации? Чем он отличается от потенциала возбуждения? Какой из них больше, а какой меньше?
8.Как необходимо настроить лабораторную установку, чтобы измерить потенциал ионизации?
9.Возможно ли на используемой лабораторной установке измерять последующие за первым потенциалы возбуждения?
12
Приложение А
Форма отчета по лабораторной работе
ОТЧЕТ по лабораторной работе №14
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ВОЗБУЖДЕНИЯ АТОМОВ АРГОНА. ОПЫТ ФРАНКА-ГЕРЦА
студент ______________
группа _______________
Дата ________________
Преподаватель _____________
РГППУ
2013
13
1. Расчетная формула:
где
Дж∙с - постоянная Планка, м/с - скорость света в вакууме,
Кл - заряд электрона, - значение напряжения, соответствующее первому максимуму
ВАХ.
2. Средства измерений и их характеристики
Средство измерения, |
Цена |
Предел |
Предел |
|
основной |
||||
его тип и номер |
деления шкалы |
измерения |
||
погрешности |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Вольтметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Амперметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Результаты измерения вольтамперной характеристики (заполняется в случае, если работа проводится без использования компьютера):
Таблица 1
№ |
UKCI, В |
Iа, мА |
|
измерения |
|||
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным таблицы построить ВАХ.
4. Расчет первого потенциала возбуждения атомов аргона:
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
|
|
|
|
|
|
|
макси- |
Umaxi, |
|
|
Еi=е∆Ui= |
Еi-˂Е˃, |
(Еi-˂Е˃) 2, |
|
|
мума |
|
|
|
|||||
B |
|
е∙(Umax(i+1) - Umaxi), |
|
эВ |
2 |
|
||
ВАХ |
|
|
эB |
|
эВ |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
Е |
.......... эВ |
Е |
Е |
................................... эВ2 |
|
||
14
Расчет погрешности определения Е:
|
|
Е |
Е |
= ..........., где n - число максимумов |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
Расчет случайной погрешности определения : |
||||||
|
|
|
|
|
, где |
- коэффициент Стьюдента, опреде- |
ленный для доверительной вероятности р=0,95. |
||||||
Е |
|
|
|
|
|
, где θосн - погрешность вольтметра. |
|
|
|
|
|
||
Запишите окончательный результат в виде |
||||||
Е |
|
Е |
±∆Е) В при доверительной вероятности р=0,95. |
|||
Е= |
|
|
|
|
|
|
5. Пользуясь полученным значением Umax1, вычислить длину волны резонансного излучения атома по формуле:
=
Вывод:
15
Задания и методические указания для выполнения лабораторной работы № 14
по дисциплине «Физика»
для студентов всех форм обучения направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение
(по отраслям)
Подписано в печать _______. Формат 60 84/16. Бумага для множ. аппаратов. Печать плоская. Усл. печ. л. __. Уч.-изд. л.__. Тираж ____ экз. Заказ № ____. ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-
педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.
Ризограф ФГАОУ ВПО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.
16