Изучение характеристик фотосопротивлений, страница 2

И.В.Савельев                                 Курс  общей  физики  т.2,  гл.Xll  (1970г.)

                                                            Контрольные  вопросы:

1.  По  какому  признаку  твёрдые  тела  делятся  на  проводники,  полупроводники  и  изоляторы?

2.  В  чём  различия  энергетической  схемы  проводников,  полупроводников  и  изоляторов?

3.  При  какой  температуре  нет  различия  между  полупроводниками  и  изоляторами?

4.  Почему  электропроводность  полупроводников  увеличивается  при  освещении?

5.  Перечислите  основные  характеристики  фотосопротивлений.

6.  Дайте  определение  светового  потока  и  силы  света.

                                    Лабораторная  работа  №52

                        Определение  постоянной  Ридберга и потенциала ионизации атома водорода.

Приборы  и  принадлежности:  спектроскоп,  гелиевая  трубка,  водородная  трубка.

Описание  работы:

В  работе  необходимо  изучить  спектр  водорода,  экспериментально  определить  длину  волны  различных  линий  видимой  серии  его  спектра  (серии  Бальмера),  вычислить  волновые  числа  различных  линий  и  по  этим  значениям  вычислить  постоянную  Ридберга.  Для  определения  длин  волн  в  серии  Бальмера  необходимо  предварительно  проградуировать  спектроскоп  по  длинам  волн  линий  на  каком – либо  известном  веществе  (обычно  гелий).

                        Схема  спектроскопа   

 

                         К

                                                                       Т       Ф

 

                                                                                      0

              S                                   Р

                                                                                

                                                                         Ф₁

                                       рис.1

     Атом  водорода – простейший  из  всех  атомов.  Согласно  модели  Резерфорда – Бора,  он  состоит  из  положительного  ядра  (протона)  и  одного  электрона,  который  вращается  вокруг  ядра.  Теория  атома  водорода  основывается  на  двух  постулатах:

1.  Электроны  в  атоме  могут  вращаться  вокруг  ядра,  не  излучая,  только  по  орбитам,  для  которых  момент  количества  движения  (произведение  массы  m,  скорости  V  и  радиуса  r  орбиты)  равняется  целому  кратному  от   h / 2  =   .                

                    m v r = n  ,  где: 

n – целое  число,  соответствующее  номеру  орбиты,  называется  главным  квантовым  числом.

2.  Квант  энергии  излучается  (или  поглощается)  только  при  переходе  электрона  с  одной  стационарной  орбиты  на  другую,  причем  испущенный  (или  поглощенный)  квант  обладает  энергией,  равной  разности  энергий  электрона  на  конечной  и  начальной  орбитах.

                hν =  Е_n - Е_к ,          где:  h – постоянная  Планка.

Е_n  и   Е_к - энергии  атома  в  рассматриваемых  состояниях.

Если  электрон  движется  по  1-ой  орбите,  то  энергия  атома  наименьшая  из  возможных – это  нормальное  состояние  атома.

     Состояние  атома  с  n =2  называется  возбужденным.

     Сериальная  формула  для  серии  Бальмера  в  спектре  водорода  имеет  вид:                  

-волновое число.

Знания постоянной Ридберга позволяет рассчитать потенциал ионизации атома водорода по формуле:

Где h- постоянная Планка, с – скорость света, е- заряд электрона

                                              Ход  работы:

В  начале  опыта  устанавливают  гелиевую  трубку  перед  спектроскопом  так,  чтобы  капиллярная  часть  трубки  освещала  входную  щель  спектроскопа.  При  помощи  окулярной  лупы  О  получают  резкое  изображение  спектральных  линий.  Затем  определяют  положение  каждой  спектральной  линии,  записывают  отсчет  по  микрометру  в  таблицу  1 и  строят  градуировочную  кривую.

                                              Спектр  гелия

Цвет линий	красный		желтый	зеленый	голубой	синий	фиолетовый
Длины волн	I 7065	II 6678	5876	5030	4922	4713	I 4471	II 4338
Положение линий I,II
Отсчет по шкале

Таблица  1.

После  градуировки  определяют  длины  волн  в  спектре  водорода.  Для  этого  трубку  с  гелием  заменяют  на  трубку  с  водородом  и  определяют  положение  каждой  линии  спектра  на  шкале  прибора.

Результаты  наблюдений  записывают  в  таблицу  №2.

Цвет линий	Положение на шкале прибора	Длина волны (см)	Волновое число	Постоянная Ридберга	Потенциал ионизации
красный
зеленый
голубой
фиолетовый

Таблица  2

Далее,  пользуясь  градуировочной  кривой,  определяют  длины  волн  водородного  спектра.  Данные  заносят  в  таблицу  №2  и  производят  необходимые  вычисления  постоянной Ридберга и потенциала ионизации.

                         Вопросы  для  самопроверки:

1.  Сформулируйте  постулаты  Бора.

2.  Когда  атом  находится  в  нормальном  состоянии?

3.  Когда  атом  находится  в  возбужденном  состоянии?

4.  В  чем  заключается  градуировка  спектроскопа?

5.  На каком физическом явлении основана работа спектроскопа?

6.  из каких характерных серий состоит спектр атома водорода?

7.  напишите сериальную формулу Бальмера и объясните ее смысл.

8.  дайте определение потенциалу ионизации.

        Литература:

Г. А. Зисман,  О. М. Тодес,  Курс  общей  физики  т. 3,  1965,  §44,  §50

Р. И. Грабовский,  Курс  физики,  1974,  §132.