2. Порядок выполнения расчетно-графической работы

1. Прикрыть шторкой фотосопротивление и снять вольт-амперную характеристику темнового тока, изменяя напряже­ние на фотосопротивлении от 0 до 15 в через 3 в.

2. Установить фотосопротивление на расстоянии а = 20 см от лампы, поднять шторку и снять вольт-амперную характе­ристику фототока, изменяя напряжение от 0 до 15 В. Резуль­таты измерений представить табл. 1. Подобные измерения сделать также для расстояния 10 см.

3. Построить графики зависимости темнового тока и фотото­ка от напряжения при двух значениях освещенности (три кривые расположить на одном чертеже).

Таблица 1

Вольт-амперная характеристика фотосопротивления

Ток, мкА	Напряжение, В
	0	3	...	15
Темновой, IT
При освещении, I
Фототок, IФ: IФ = I - IT

4. Снять световые характеристики фотосопротивления при напряжении 10 и 15 В. Для этого, поддерживая напряже­ние постоянным, изменять расстояние а между фотосопротив­лением и источником света от 10 до 40 см через 5 см и из­мерять ток I, затем вычислить I_Ф = I - I_T . Результаты изме­рений приведены в заданиях. Данные записать в табл. 2.

5. Вычислить освещенность по формуле E = J/a², где J – сила света (указана на приборе, J = 25), а – расстояние от лампы до фотосопротивления.

Таблица 2

Световые характеристики фотосопротивлений

Напряжение, В	Ток, мкА	Расстояние а, см
		10	15	...	40
10	Темновой, IT
	При освещении, I
	Фототок, IФ
15	Темновой, IT
	При освещении, I
	Фототок, IФ
Освещенность E, лк

6. Построить график зависимости фототока I_Ф от освещен­ности Е для двух напряжений (10 и 15 В).

7. Вычислить относительное изменение сопротивления по формуле

при постоянном напряжении и различной освещенности и по­строить график зависимости Δr/r_T от освещенности для двух напряжений.

8. Вычислить удельную чувствительность фотосопротивле­ния при рабочем напряжении 15 В и освещенности 100 лк.

9. Сделать вывод по проделанной работе.

Тема 4. Строение атома водорода

Цель работы: определить максимальную и минимальную энергии фотонов в сериях спектра водорода. Начертить графики переходов.

Приборы и принадлежности: установка для изучения спектра атома водорода ФПК – 09, карандаш, линейка, калькулятор.

Таблица заданий

Задание 1. исследовать спектр линий видимой области (0,4 – 0,72 мкм);

Задание 2. исследовать линии спектра серии Лаймана;

Задание 3. исследовать линии спектра серии Пашена;

Задание 4. исследовать линии спектра серии Брэкета;

Задание 5. исследовать линии спектра серии Пфунда;

Задание 6. исследовать линии спектра серии Хемфри;

Задание 7. исследовать переход в атоме водорода с шестой на вторую линию;

Задание 8. определить длины волн для границы серии Лаймана;

Задание 9. исследовать переход в атоме водорода с пятой на третью линию;

Задание 10. исследовать переход в атоме водорода с четвертой на первую линию.

Теоретическая часть выполняется обучающимся самостоятельно [5, с. 38].

Экспериментальная часть

1. Описание экспериментальной установки. Общий вид экспериментальной установки показан на рис. 1. Установка состоит из облучателя (1) и устройства измерительного (2), в качестве которого применен серийно выпускаемый монохроматор. Монохроматор устанавливается с помощью стойки (3) и штатива (4) на лабораторном столе с помощью стойки (5) и рейтера (6) на скамье оптической (7). Облучатель выполнен в виде сборного корпуса, в котором установлены водородная лампа, источник ее питания и узел юстировки. Источник питания служит для получения напряжения высокой (порядка 100 кГц) частоты, необходимой для питания лампы.

Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки ФПК – 09М

На боковой стенке облучателя расположено окно для выхода излучения, защищенное блендой.

На задней панели облучателя размещены: выключатель «СЕТЬ» с индикатором включения сети и отверстие для доступа к винту юстировки лампы.

На передней панели облучателя расположена ручка, с помощью которой зажигают лампу и регулируют яркость ее свечения.

На основании корпуса расположены винты юстировки лампы, клемма заземления, держатели предохранителей (закрыты предохранительной скобой), сетевой шнур с вилкой. К нему прикреплена также стойка для установки облучателя в рейтер.

Облучатель с помощью сетевого шнура подключается к сети 220 В, 50 Гц.

2. Порядок выполнения расчетно-графической работы

Принцип действия установки основан на разложении монохроматором излучения водородной лампы, входящей в состав облучателя, в линейчатый спектр.

1. Зарисуйте серию Бальмера для водорода, как это показано на рис. 2.

Рис. 2. Серия Бальмера для водорода

2. Занесите данные в таблицу экспериментальных данных (табл. 1).

Таблица 1

Исследуемый спектр	Цвет	n	λ, нм	R, м-1	Wn, эВ	rn, м
	Яркая синяя		435,8
	Вторая синяя		434,8
	Третья синяя		433,9
	Первая фиолетовая слабо заметная		410,8
	Вторая фиолетовая		407,8
	Третья яркая фиолетовая		404,6
	Красная средняя из трех		690,7
	Первая оранжевая		623,4
	Вторая оранжевая		612,3
	Третья оранжевая		607,3
	Желтый дублет 1-я линия		579,1
	Желтый дублет 2-я линия		577,0
	Зеленая яркая		546,1
	Сине-зеленая яркая		491,6

Примечание:  Так как в трубке может находиться не химически чистый водород, то в спектре могут присутствовать и не водородные линии. Водородные линии наиболее яркие и вести наблюдение следует по ним.

3. Заполните таблицу данных, произведя расчет следующих данных:

- определите длину волны , где величина n принимает значения 3,4,5,6;

- определите постоянную Ридберга R;

- определите энергию стационарных состояний: ;

- определите радиусы разрешенных орбит: ;

6. Сделайте выводы по проделанной работе.