1.6 Методика проведения эксперимента.

При выполнении этой работы пользуются объектом исследования, схема которого приведена на рис. 1.4

На основании 1 укреплен объект исследования: осветитель (спектральная ртутная лампа) с источником питания 2, заключенные в металлический корпус; блок интерференционных светофильтров 3. На усилителе фототока (см. рис.1.4) имется выходное окно с делениями обозначенными цифрами “0”; “1”; “2”; …,“5”. Цифры соответствуют различным освещенностям фотоприемника 4 (см. рис. 1.4). Выбор освещенности определяется поворотом диска 3, положение “5” диска 3 соответствует освещению фотоэлемента без примения светофильтра.

220 В

220 В

50 Гц

Рисунок 1.4 – Объект исследования, содержащий сменный фотоприемник со светофильтрами

Рисунок 1.5 – Устройство измерительное

Положение «0» на выходном окне объекта исследования соответствует перекрытию фотоэлемента и применяется для установки в нуль измерительного устройства. К корпусу основания с помощью кронштейна прикреплен усилитель фототока, на верхнюю крышку которого, устанавливают сменные фотоприемники со светофильтрами Ф-8 и Ф-25.

При установке фотоприемника их приемное окно совмещается с выходным окном осветителя. На передней панели объекта исследования находится сетевой выключатель с индикатором “вкл. cети”. На боковой стенке расположено выходное окно осветителя и устройство для смены светофильтров и регулировки освещенности. На боковых поверхностях усилителя фототока расположен соединительный шнур с разъемом для подключения объекта исследования к измерительному устройству.

Объект исследования с помощью шнура подключаю к сети 220В, 50 “Гц”. Устройство измерительное выполнено в виде конструктивно законченного изделия. В нем применена однокристальная микро-ЭВМ. Выбор вида подключения осуществляется кнопкой “прямая обратная” находящаяся на передней панели измерительного устройства, кроме того на передней панели находится кнопка сброс предназначенная для установки в нуль показаний вольтметра V рис. 1.2. Имеющаяся также кнопка + - в настоящей работе не задействована. Вольтметр 7 предназначен для измерения значений напряжения на фотоэлементе. Микроамперметр (МкА) 8 предназначен для измерения фототока в процессе работы. На задней панели измерительного устройства расположены выключатель “сеть”. Сетевой шнур с вилкой и разъем для подключения объекта исследования. Измерительное устройство с помощью сетевого шнура подключается к сети 220 В, 50 “Гц”. Принцип действия установки основан на измерении тока через фотоэлемент при изменении полярности значений приложенного к нему напряжения.

1.7 Выполнение работы:

1.7.1 Построение вольт – амперной характеристики.

1. Установить на объект исследования (см. рис.1.4) фотоприемник с исследуемым элементом.

2. Подключить сетевые шнуры устройства измерительного и объекта исследования к сети и включить устройство измерительное (см. рис. 1.5) выключателем сеть на его задней панели. При этом должен загореться индикаторы прямая, “V” и МкА устройства измерительного. На индикаторе “V” должны установиться нулевые показания.

После пятиминутного прогрева ручками установки нуля на объекте исследования установить нулевые показания МкА индикаторе МкА измерительного устройства.

3. Включить объект исследования выключателем “сеть” на его передней панели. При этом должен загореться индикатор “сеть” объекта исследования. Дать лампе осветителя прогреться в течение 10 мин.

4. С помощью кнопки “прямая – обратная” устанавливается режим измерения “прямая”.

5. Установить светофильтр в гнездо объекта измерения.

6. Изменяя напряжения, записать показания «МкА» для построения вольтамперной характеристики.

7. С помощью поворота кольца (см. рис. 1.4), расположенного на выходном окне объекта исследования, измените освещенность и изменяя значение напряжения, записать показания «МкА». Получите данные для построения вольтамперной характеристики. В прямом режиме измерения предельное значение анодного напряжения 40 В. Данные результаты измерения занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Протокол измерений вольтамперной характеристики при различной освещенности

Установка освещенности	Измеряемые величины	Результаты измерений
1	ток Ia, МкА
	напряжение U, В
2	ток Ia, МкА
	напряжение U, В
3	ток Ia, МкА
	напряжение U, В
4	ток Ia, МкА
	напряжение U, В
5	ток Ia, МкА
	напряжение U, В

8. Построить графики зависимости фототока I от напряжения U.

1.7.2 Оценка численного значения постоянной Планка.

1.7.2.1 Кнопки “прямое – обратное” устанавливать подключение “обратное”. Устанавливается светофильтр рассчитанный на длину волны 4,0710^-7 м и изменяя значение напряжения от нуля до 40 В через 4 В, записать значение фототока и напряжения.

1.7.2.2 Повторить опыты со светофильтром 2 рассчитанному на длину волны 43510^-7 м, со светофильтром 3 расчитанному на длину волны 54610^-7 м и светофильтром 4 расчитанному на длину волны 57810^-7 м.

Занесите значение напряжения фототока в таблицу 3.2. Светофильтры заменяют с помощью поворота диска, расположенного на выходном окне объекта исследования.

Таблица 3.2 – Протокол измерения вольт – амперной характеристики при различных длинах волн.

Длины волн	Результаты измерений
4,07  10-7	U, B
	I, МкА
4,35  10-7	U, B
	I, МкА
5,46  10-7	U, B
	I, МкА
5,78  10-7	U, B
	I, МкА

Постройте графики зависимости I от U и по формуле

, (1.13)

попарно перебирая данные таблицы, найдите 6 значений и среднее значение h.

Полученные данные сравните с табличными данными.

Рассчитайте оценки среднее значение постоянной Планка

, (1.14)

- результат однократного измерения постоянной Планка.

Рассчитать среднее квадратичное отклонение постоянной Планка от вычисленного среднего значения

(1.15)

Рассчитать ширину доверительного интервала шестикратных измерений постоянной Планка, внутри которого с девяностапятипроцентной вероятностью находится истинное значение постоянной Планка

(1.16)

где = 2,015 - коэффициент Стьюдента, зависящий от числа однократных измерений и доверительной вероятности. Полученное значение представляет собой основную абсолютную погрешность шестикратных измерений постоянной Планка.

Рассчитать границы доверительного интервала внутри которого с 95% доверительной вероятностью находится истинная постоянная Планка h

(1.17)

Сравните полученный результат со справочными данными.

найти работу выхода электрона из металла.

(1.18)