Это выражение определяет положение главных максимумов в дифракционной картине. Для малых углов справедливо соотношение 
и тогда:
. (1)
Следует иметь ввиду, что в данном случае имеет место многолучевая интерференция волн, приходящих в данную точку Р от 
щелей. Поэтому между двумя главными максимумами будет располагаться 
дополнительных минимума, разделенных дополнительными максимумами, создающими весьма слабый фон. Чем больше щелей имеет дифракционная решетка, тем большее количество энергии пройдет через нее, тем больше минимумов образуется между главными максимумами и, следовательно, более интенсивными и более острыми будут максимумы
(см. рис. 2).
Экспериментальная часть
1. Войдите в программу мультимедийного лабораторного практикума
«Дифракционная решётка»
2. Установите параметры решетки 
и 
согласно индивидуальному
варианту. Для указанных длин волн по формуле (1) рассчитайте угол 
,
под которым наблюдается максимум первого 
порядка.
3. Результаты расчетов проверьте на виртуальной модели данной работы и
занесите их в таблицу 1.
Таблица вариантов 1.
№№ | Номер варианта | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 50 | 20 | 100 | 20 | 50 | 100 | 100 | 50 | 20 | 50 |
| 600 | 580 | 560 | 540 | 600 | 560 | 570 | 600 | 590 | 570 |
520 | 500 | 480 | 460 | 480 | 500 | 480 | 520 | 470 | 450 | |
440 | 400 | 380 | 360 | 360 | 420 | 360 | 400 | 390 | 370 |
Таблица 1.
№№ |
|
| Угол дифрации | |
теоретическое | опытное | |||
4. Установите значения параметров 
и 
согласно индивидуальному
варианту (см. таблицу вариантов 2). Изменяя число штрихов в
дифракционной картине от минимального до максимального проследите
как изменяется дифракционная картина.
5. Сделайте вывод. Зарисуйте наблюдаемые картины.
Таблица вариантов 2.
Номер варианта | ||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 20 | 50 | 100 | 20 | 50 | 100 | 20 | 50 | 100 | 50 |
| 600 | 560 | 500 | 460 | 400 | 360 | 420 | 520 | 480 | 580 |
Вопросы к защите работы:
1. Дифракция Фраунгофера на бесконечной щели.
2. Условия наблюдения максимумов и минимумов.
3. Что называется периодом дифракционной решетки?
4. Как изменится дифракционная картина если решетку осветить белым светом?
5. Почему в центре дифракционной картины всегда наблюдается максимум?
Лабораторная работа № 5
ИЗУЧЕНИЕ ФОТОЭФФЕКТА
Цель работы: построение вольт-амперной характеристики фотоэфеекта,
определение работы выхода электронов из металла и красной
границы фотоэффекта.
Оборудование: персональный компьютер
Теоретическое введение
Явление фотоэффекта, открытое Г. Герцем в 1887 году, состоит в вырывании электронов с поверхности металлов под действием света. Основные законы фотоэффекта были установлены А. Г.Столетовым. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1. К электродам трубки прикладывается некоторое напряжение 
, полярность которого можно изменять. Один из электродов трубки (катод) освещался монохроматическим излучением с длиной волны , и при некотором неизменном световом потоке снималась зависимость фототока 
от приложенного напряжения .
Типичные зависимости приведены на рисунке 2. При увеличении интенсивности света, падающего на катод, сила тока насыщения увеличивается (рис. 2б). При увеличении частоты излучения кривая смещается влево (рис. 2а).
Анализ полученных вольт-амперных характеристик позволил установить основные законы фотоэффекта:
· Число электронов, вырываемых с поверхности металла, пропорционально интенсивности света.
· Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямопропорцио- нальна частоте излучения.
· Для каждого металла существует так называемая красная граница фотоэффекта, т. е. минимаьная частота 
при которой еще наблюдается фотоэффект.
Теоретическое объяснение законов фотоэффекта было дано А. Эйнштейном на основе гипотезы М. Планка о прерывистом характере излучения света. Планку свет излучается отдельными порциями, квантами, энергия которых пропорциональна частоте излучения, т. е.
, (1)
где 
- постоянная Планка. Применяя к процессу поглощения энергии атомом закон сохранения энергии А. Эйнштейн получил уравнение
, (2)
которое объясняет все законы фотоэффекта.
При уменьшении частоты излучения кинетическая энергия фотоэлектро-нов уменьшается и при некотором значении 
становится равной нулю и, следовательно,
. (3)
Для прекращения фототока к электродам необходимо приложить некоторое задерживающее напряжение 
. В этом случае работа электрического поля идет на торможение электронов:
. (4)
Из уравнения Эйнштейна следует, что работа выхода электронов из металла
. (5)
Экспериментальная часть
1. Войдите в мульдимедийную программу «Изучение фотоэффекта».
2. Используя кнопки изменения параметров, установите интенсивность света и длину волны излучения согласно вариантну.
3. Изменяя напряжение на электродах, запишите значения анодного тока. длинах
4. Опыт повторите при другой длине волны.
5. Не изменяя длины волны, уменьшите интенсивность света на 0,1 Вт и повторите измерения.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
Основные порталы (построено редакторами)