Порядок выполнения работы
1. Установите компьютерную программу «Открытая физика 1.1» на ЭВМ.
2. Запустите установленную программу, откройте содержание, запустите раздел «Квантовая физика», откройте программу виртуальной лабораторной работы «Фотоэффект», рисунок 3.
 |
| Рисунок 3 - Модель «Фотоэффект» |
3. Включите режим компьютерного эксперимента для фиолетового цвета, установите мощность светового потока P = 0,5 мВт.
4. Произведите съемку вольтамперной характеристики. Напряжение изменяйте в интервале от -3 В до +3 В. Показания силы фототока даны в нижнем окне панели вольтамперной характеристики. Результаты измерений занесите в таблицу 1.
5. По вольтамперной характеристике определите для данного цвета величину задерживающего напряжения. Результаты измерений запишите в таблицу 1.
6. Повторите измерения для синего, зеленого, оранжевого и красного цвета электромагнитного излучения.
7. Повторите измерения по пунктам 3-6 для мощности P = 1 мВт. Результаты измерений запишите в таблицу 1.
Таблица 1
| Номер опыта | Мощность, P, мВт | Длина волны, λ, м | Напряжение, U, В | Сила тока, I, мА | Задерживающее напряжение, U, В |
| … |
Обработка результатов измерений и расчет погрешностей измерений
1. По формуле 3, для пары значений длин волн рассчитайте значение постоянной Планка. Результат занесите в таблицу 2. Расчеты повторите для различных значений длин волн.
2. Рассчитайте среднее значение постоянной Планка по формуле:
.
3. Рассчитайте абсолютные погрешности отдельных измерений:
и их квадраты (Dhi)2.
4. Вычислите среднюю квадратичную погрешность:
.
5. Вычислите среднюю абсолютную погрешность (величину доверительного интервала) для заданной надежности α:
.
6. Рассчитайте относительную погрешность измерения:
.
Таблица 2 - Расчет постоянной Планка
| Номер опыта | hi, Дж·с | <h>, Дж·с | Dhi, Дж·с | (Dhi)2 | DS | Dh, Дж·с | e,% |
7. Расчеты повторите для мощности P = 1 мВт.
8. По формуле 4, используя полученное значение постоянной Планка, рассчитайте работу выхода электрона.
9. Полученные значения запишите в таблицу 3.
10. Проведите обработку результатов измерений по методике изложенной выше.
11. Расчеты повторите для мощности P = 1 мВт.
Таблица 3 - Расчет работы выхода
| Номер опыта | Аi, эВ | <А>, эВ | DАi, эВ | (DАi)2 | DS | DА, эВ | e,% |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем суть явления фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
2. Сформулируйте законы Столетова для внешнего фотоэффекта.
3. Дайте определение красной границы фотоэффекта и работы выхода.
4. Выведите рабочую формулу для определения постоянной Планка.
5. Постройте и поясните вольтамперные характеристики наблюдаемые при фотоэффекте.