Составители:
Рубрика:
4
Таблица 2
Цвет светофильтра
λ, нм
ν, ×10
4
Гц
Задерживающий потенциал
U
з
, В
Средний
з
U , В
3. Поменяйте полярность напряжения на фотоэлементе. Для этого переключите тумблер в нижней части панели
электронного блока в режим задерживающего напряжения.
4. Плавно вращая ручку реостата (правая часть панели), определите задерживающий потенциал для каждого из
светофильтров (не менее трех раз) и среднее U
з
. Результаты запишите в таблицу.
5. Постройте график линейной зависимости U
з
= f(ν). Экстраполируйте прямую до пересечения с осью координат
(см. рис. 2).
6. По графику найдите граничную частоту ν
0
и задерживающее напряжение U
з
= А/е.
7. По формуле А=U
з
⋅ е (эВ) = U
з
⋅ 1,6⋅10
-19
(Дж) вычислите работу выхода электрона А.
8. Вычислите постоянную Планка h=A/ν
0
.
9. Определите постоянную Планка h и работу выхода А, используя метод наименьших квадратов.
Для этого введите следующие обозначения: y = U
з
;
x = ν; a =
e
h
; b = -
e
A
. Тогда у = ax + b. Таким об-
разом, зная экспериментальную зависимость U
з
= f(ν) или у = ax + b по ниже приведенным формулам
2
11
2
111
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−⋅
⋅−⋅⋅
=
∑∑
∑∑∑
==
===
n
i
i
n
i
i
n
i
i
n
i
n
i
iii
xxn
yxyxn
a
,
2
11
2
1111
2
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−⋅
⋅⋅−⋅
=
∑∑
∑∑∑∑
==
====
n
i
i
n
i
i
n
i
n
i
ii
n
i
ii
n
i
i
xxn
yxxyx
b
(10)
рассчитайте значения a и b. Затем из соотношений: a =
e
h
и b = -
e
A
вычислите значения h и А.
Величина дисперсии параметров a и b находится по формулам
2
2
11
2
2
−
⋅
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−⋅
=
∑∑
==
n
Q
xxn
n
S
n
i
i
n
i
i
a
,
2
2
11
2
1
2
−
⋅
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−⋅
=
∑∑
∑
==
=
n
Q
xxn
x
S
n
i
i
n
i
i
n
i
i
b
(11),
где
()
∑
=
⋅−=
n
i
ii
xAyQ
1
`2
Окончательный результат запишите в виде h = <h>
±
S
<h>
и A = <A>
±
S
<A>
и сравните эти значения с полученными
ранее (см. пункты 7,8).
10. В выводе отразите возможности метода для измерения одной из фундаментальных физических констант – по-
стоянной Планка.
Задание 3. Изучение закона Столетова.
1. Установите режим ускоряющего напряжения.
2. Разместите на оптической скамье лампу накаливания и фотоэлемент на расстоянии друг от друга 0,5 м. Уста-
новите напряжение на фотоэлементе, соответствующее току насыщения.
3. Установите максимальный накал лампы. Измерьте фототок насыщения.
4. Отодвигая фотоэлемент каждый раз на –0,05 м (и сохраняя при этом ориентацию фотоэлемента на источник
света),
измерьте фототок при различных расстояниях r от источника света до фотоэлемента. Результаты измерений
запишите в табл. 3.
Таблица 3
4
Таблица 2
Цвет светофильтра
λ, нм
ν, ×104 Гц
Задерживающий потенциал
Uз, В
Средний Uз , В
3. Поменяйте полярность напряжения на фотоэлементе. Для этого переключите тумблер в нижней части панели
электронного блока в режим задерживающего напряжения.
4. Плавно вращая ручку реостата (правая часть панели), определите задерживающий потенциал для каждого из
светофильтров (не менее трех раз) и среднее Uз. Результаты запишите в таблицу.
5. Постройте график линейной зависимости Uз = f(ν). Экстраполируйте прямую до пересечения с осью координат
(см. рис. 2).
6. По графику найдите граничную частоту ν0 и задерживающее напряжение Uз = А/е.
7. По формуле А=Uз ⋅ е (эВ) = Uз ⋅ 1,6⋅10-19 (Дж) вычислите работу выхода электрона А.
8. Вычислите постоянную Планка h=A/ν0.
9. Определите постоянную Планка h и работу выхода А, используя метод наименьших квадратов.
h A
Для этого введите следующие обозначения: y = Uз; x = ν; a= ; b=- . Тогда у = ax + b. Таким об-
e e
разом, зная экспериментальную зависимость Uз = f(ν) или у = ax + b по ниже приведенным формулам
n n n n n n n
n ⋅ ∑ xi ⋅ y i − ∑ xi ⋅∑ y i ∑ x ⋅∑ y − ∑ x ⋅∑ x ⋅ y
2
i i i i i
a= i =1 i =1 i =1
2
, b= i =1 i =1 i =1 i =1
2
(10)
n
⎛ n ⎞ n
⎛ n ⎞
n ⋅ ∑ x − ⎜ ∑ xi ⎟
2
i n ⋅ ∑ x − ⎜ ∑ xi ⎟2
i
i =1 ⎝ i =1 ⎠ i =1 ⎝ i =1 ⎠
h A
рассчитайте значения a и b. Затем из соотношений: a = и b=- вычислите значения h и А.
e e
Величина дисперсии параметров a и b находится по формулам
n
n Q
∑ xi
Q
S = ⋅ , Sb = ⋅
2 2 i =1
a (11),
⎛ n ⎞ n−2 ⎛ n ⎞ n−2
2 n 2
n
n ⋅ ∑ xi2 − ⎜ ∑ xi ⎟ n ⋅ ∑ xi2 − ⎜ ∑ xi ⎟
i =1 ⎝ i =1 ⎠ i =1 ⎝ i =1 ⎠
n
Q = ∑ ( y i − A ⋅ xi )
2`
где
i =1
Окончательный результат запишите в виде h = ± S и A = ± S и сравните эти значения с полученными
ранее (см. пункты 7,8).
10. В выводе отразите возможности метода для измерения одной из фундаментальных физических констант по-
стоянной Планка.
Задание 3. Изучение закона Столетова.
1. Установите режим ускоряющего напряжения.
2. Разместите на оптической скамье лампу накаливания и фотоэлемент на расстоянии друг от друга 0,5 м. Уста-
новите напряжение на фотоэлементе, соответствующее току насыщения.
3. Установите максимальный накал лампы. Измерьте фототок насыщения.
4. Отодвигая фотоэлемент каждый раз на 0,05 м (и сохраняя при этом ориентацию фотоэлемента на источник
света), измерьте фототок при различных расстояниях r от источника света до фотоэлемента. Результаты измерений
запишите в табл. 3.
Таблица 3
