Методика виконання роботи. А. Дослідження поляризованого світла

1. Для отримання плоскополяризованого світла вилучити пластинку L та, залишивши поляризатор нерухомим, повертати аналізатор. Зняти покази мікро­амперметра, заносячи в таблицю значення фотоструму, що відповідають зміні положення аналізатора на 10⁰.

2. Для отримання еліптичної поляризації світла поставити на штатне місце пластинку L та повторити вимірювання п.1.

3. Для отримання світла, поляризованого по колу, слід підібрати таке поло­ження поляризатора, при якому площина поляризації променю, що падає на пластинку L, складає 45⁰з площиною головного перерізу пластинки.

Це положення підбирається дослідним шляхом. Повертаючи поляризатор на невеликий кут, досягти того, щоб, при повільному обертанні аналізатора, покази мікроамперметра змінювались не більше ніж на 2-3 поділки.

Встановивши таким чином поляризатор, знову зняти відлік по мікро­амперметру при повороті аналізатору на кожні 10⁰. Дані занести в таблицю.

4. За даними таблиць для всіх трьох вимірювань побудуйте в полярних координатах графік залежності інтенсивності поляризованого світла від кута повороту аналізатора, відкладаючи по радіус-вектору покази мікроамперметра.

Б. Визначення концентрації цукрових розчинів за допомогою цукрометру

1. Увімкнути прилад в електричну мережу.

2. Обертаючи головку кремальєрної передачі досягти повної одноколірності обох половин поля зору. При цьому шкала приладу повинна показувати нуль.

3. В камеру приладу вкласти поляриметричну трубку з досліджуваним розчином.

4. За допомогою головки кремальєрної передачі знову досягти повної одноколірності обох половин поля зору приладу.

5. За шкалою приладу визначити процентний вміст цукру в досліджуваному розчині. Результат вимірювань записати в звіт.

Контрольні питання

1. Що являє собою видиме світло?

2. Яка поляризація природного світла?

3. Як розташовані вектори тав цугу світлової хвилі?

4. Що називається світловим вектором?

5. Чим відрізняються один від одного звичайний та незвичайний промені?

6. Чому звичайний та незвичайний промені некогерентні?

7. Що являє собою призма Ніколя?

8. Що таке подвійне променезаломлення?

9. Які засоби поляризації світла ви знаєте?

10. Що означає термін “Оптично активні речовини”?

Література

1. Ландсберг Г.С. Оптика.—М.:Наука, 1976.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. т.ІІI.—М.:Наука, 1971.

Лабораторна робота О–11

Визначення сталої Планка методом затримуючого потенціалу.

Мета роботи:визначення сталої Планка.

При дії світла на деякі речовини відбувається виривання електронів з їх поверхонь.

Це явище називається зовнішнім фотоефектом. Його закони встановлені експериментально А.Г.Столєтовим.

Максимальна початкова швидкість фотоелектронів та їх енергія визначається частотою світла, та не залежить від його інтенсивності.

Для кожної речовини існує мінімальна частота світла ₀(максимальна довжина хвилі₀), при якій ще можливий фотоефект. Ця частота₀називається червоною межею фотоефекту. Величина_сзалежить від хімічної природи речовини та стану його поверхні.

Число вирваних з катоду за одиницю часу фотоелектронів n пропорційно інтенсивності світла.

Явище фотоефекту може бути пояснено за допомогою квантової теорії випро­мінювання, згідно якій випромінювання та поглинання світла відбувається окре­мими порціями – квантами світла. Енергія кванта пропорційна частоті світла:

=h,

де h – стала Планка.

При взаємодії світла з вільними електронами їм передається енергія кванту. Частина цієї енергії витрачається електроном на здійснення роботи виходу А, а частина переходить в кінетичну енергію.

За законом збереження та переходу енергії

, (1)

де m – маса електрона;

V_max– максимальна швидкість електрона

Вираз (1) називається рівнянням Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту.

В роботі для визначення сталої Планка використовується вакуумний фото­елемент СЦВ-4 (мал.11-1). Світло від лампи Л, пройшовши через фільтр Ф, потрапляє на катод фотоелемента та вириває з нього електрони. Електроди фотоелемента мають таку форму, що максимум фотоелементів потрапляє на анод А. Ці електрони й обумовлюють струм в колі, величина якого визначається гальванометром Г. Залежність величини фотоструму від прикладеної напруги (вольт-амперна характеристика) має вигляд, зображений на мал.11-2. З вольт-амперної характеристики фотоструму видно, що при відсутності прискорюючого поля в колі фотоелемента існує струм.

При накладанні деякого поля, що відповідає величині затримуючої різниці потенціалів U₃, струм в колі зникає. Умова відсутності струму —

,

де е — заряд електрона.

Підставляючи в рівняння (1) фотоефекту значення та, отримаємо

. (2)

Запишемо рівняння (2) для двох довжин хвиль (частот)

;

.

Віднімаючи почленно з першої рівності другу, отримаємо

. (3)

Схема електричного кола (мал.11-1), для визначення сталої Планка, складається з фотоелементу (ФЕ), між катодом К та анодом А якого подана напруга від акумулятора Е через потенціометр R. Дзеркальний гальванометр зашунтований кнопочним ключем К₁. В колі потенціометра є звичайний ключ К. Для вимірю­вання напруги, яка подається на фотоелемент, між двигунком потенціометра та одним з його кінців під’єднується вольтметр.

Методика виконання роботи

Зібрати схему (мал.11-1). Кнопочний ключ К₁існує для заспокоєння “зайчика” гальванометра.

Увімкнути освітлювач та встановити початкове положення світлового “зайчика” гальванометра на нулі шкали при закритій задвижці у фотоелемента. Після чого задвижку зняти.

Помістити перед фотоелементом світлофільтр, на який вкаже викладач.

Підвищуючи затримуючу напругу, яка подається на фотоелемент, знов встановити “зайчик” гальванометра в нульове положення

Дослід повторювати для чотирьох світло фільтрів, в кожному випадку знімаючи покази затримуючої напруги. Довжина хвиль світла, яке пропускається кожним світлофільтром, взяти з таблиці, яка є в лабораторії.

Для зручності, покази всіх вимірювань занести в таблицю.

№ з/п	U13	U23	U33	U43	1	2	3	4	е	С	h
1. 2. 3.
Сер.

Узявши різні комбінації чотирьох U₃, розрахувати 3-5 значень сталої Планка за формулою (3) та знайти середнє значення.

Похибку h рахувати по середньому.

Контрольні питання

Що називається фотоефектом?

Сформулювати закон зовнішнього фотоефекту?

Записати енергію кванта світла.

Записати формулу Ейнштейна.

Що являє собою фотоелемент?

Який зміст затримуючого потенціалу?

Яке значення мають світлофільтри?

Яка природа світла?

Що таке червона межа фотоефекту?

Чому пропорційний відброс “зайчика” гальванометра?

Записати розрахункову формулу сталої Планка.

Яку дію виконує кнопочний ключ К₁у схемі?

Яка розмірність сталої Планка?

Яким методом в роботі розраховується похибка?

Література

Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. т.ІІI—М.:Высшая школа, 1971.

Савельев И.В. Курс физики. т.ІІІ.—М.:Наука, 1966.

Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. т.II.—М.–Л.:Физматгиз, 1962.

Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс общей физики.—М.:Высшая школа, 1967.