Анализ и обработка результатов измерений

1. По данным измерений, занесённым в табл. 12.1:

• постройте график зависимости i(U) (вольтамперную характеристику) и определите по нему i₀, i_н и U_з;

• определите максимальные значения кинетической энергии W_max и скорости _max выбитых электронов, используя равенство (3.1).

2. Определите количество электронов, выбиваемых светом из катода за одну секунду при установленном расстоянии. Это можно выполнить, вспомнив определение силы тока.

3. По данным, полученным в ходе выполнения задания 2:

• заполните все ячейки табл. 12.2, вычислив частоту по длине волны, а также среднее значение запирающего напряжения;

• постройте график U_з = f () и определите по нему граничную частоту ₀ и угловой коэффициент этой зависимости;

• вычислите красную границу ₀ фотоэффекта для этого металла, а также работу выхода для данного фотоэлемента, используя экспериментальное значение постоянной Планка h_эксп.

• Полученные значения сравните с табличными, сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение: фотоэффекта, работы выхода электронов, красной границы фотоэффекта. Письменный ответ на этот вопрос необходимо включить в отчет.

2. Назовите составные части лабораторной установки и их назначение.

3. Какие величины измеряются в данной работе непосредственно? Какие вычисляются?

4. Какие существуют виды фотоэффекта? Какой фотоэффект изучается в данной работе?

5. Расскажите устройство и принцип действия фотоэлемента. Изобразите вольтамперную характеристику фотоэлемента. Объясните, почему она имеет такой вид.

6. Изобразите на одном графике две вольтамперные характеристики при разных расстояниях от лампы до фотоэлемента.

7. Объясните, за счёт чего при одном и том же напряжении на фотоэлементе фототок может быть разным.

8. Изменение какой величины, определяющей энергию света в (12.5), приведёт к увеличению числа выбитых электронов? Изменится ли при этом фототок?

9. Запишите уравнение (12.6). Какие из величин в этих уравнениях для данного фотоэлемента могут меняться в зависимости от условий опыта?

10. Выведите уравнение, описывающее график зависимости U_з = f ().

11. Изобразите график зависимости U_з = f (). Как с помощью него можно определить постоянную Планка, «красную границу» фотоэффекта для данного фотоэлемента и работу выхода для фотоэлектронов?

12. Какую из наблюдаемых закономерностей для фотоэффекта можно объяснить, только используя квантовые представления о свете?

Приложения

Приложение 1

Содержание отчёта по лабораторной работе

Отчет выполняется от руки на двойном тетрадном листе «в клеточку». При недостатке места для таблиц и записей дополнительно может быть вложен ещё один лист. Таким образом, отчёт, как правило, может содержать до 6 страниц рукописного текста, не считая графиков, которые выполняются на миллиметровке и вкладываются в отчёт. На обратной стороне графика указывается фамилия студента и номер группы.

На первой странице оформляется титульный лист по следующему образцу.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал ЮУрГУ в г. Златоусте

Кафедра физики

Отчёт

по лабораторной работе № …

«Название работы»

Студента гр. …

Ф.И.О.

Измерения выполнены «__» «_______» 20___ г.

Допуск получен «__» «_______» 20___ г.

Оценка …

На 2-й странице указываются:

1. цель работы (из описания);

2. оборудование (из описания);

3. абсолютные погрешности приборов (определяются на рабочем месте);

4. расчётные формулы с подробным описанием входящих в них величин.

Далее (на 2-й, 3-й, 4-й страницах отчёта) нужно представить:

5. таблицы с данными измерений и расчётов (по форме из описания);

6. примеры расчётов с требуемой точностью и с указанием единиц измерения (по 1–2 на каждую расчётную формулу);

7. таблицы обработки результатов измерений и расчётов (см. табл. 1 на с. 8);

8. вывод (указываются конкретные результаты измерений и расчётов в соответствии с целями работы, оценка полученных зависимостей и точности измерений, сопоставление с теоретическими положениями и справочными данными);

9. графики, как уже указывалось, вкладываются или прикрепляются к отчёту.

Приложение 2