ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО АТОМНОЙ И КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ. Практикум по физике (атомная и квантовая физика) Направление подготовки 010700 (510400) Физика
 Скачать 2.87 Mb.
|
Описание установки.Установка (рис.5) состоит из полупроводникового образца 1, термопары 2, нагревателя 3. Нагреватель запитан от блока ИРП 4. Сопротивление образца и сигнал с термопары измеряются приборами В7-21А 5.  Задание. 1. Ознакомиться с установкой. 2. С разрешения преподавателя или лаборанта включить приборы. ИПР не включать!! 3. Измерить сигнал с термопары Ut и сопротивление образца R при комнатной температуре. 4. Включить ИПР и установить на выходе напряжение 20 В. 5. Снять зависимость R от температуры. Сопротивление записывать через 200-250 мВ. По таблице определить температуру t′. 6. Данные измерений занести в таблицу. Термопара измеряет в данном случае разность температуры образца и окружающей среды, т.е. t=t′+tкомн. 7. Построить график зависимости ln R=f(103 /T), грамотно выбрать масштаб по осям. 8. Результаты измерений обработать методом наименьших квадратов, найти угловой коэффициент прямой. 9. По графику найти угловой коэффициент прямой. 10. По формуле (5) рассчитать ∆E и выразить в эВ. 11. Сформулировать выводы по работе. Контрольные вопросы.1. Объясните возникновение энергетического зонного спектра в твердых телах. 2. По какому признаку твердые тела делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики? 3. Почему такое деление является условным? 4. Что представляет собой собственная проводимость полупроводников? 5. Когда возникает примесная проводимость полупроводников? Электронная и дырочная проводимости полупроводников. 6. Как зависит электропроводность примесного полупроводника от температуры? Объясните вид графика. 7. Как находится величина ΔЕ в данной работе? Литература.1. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. - М. Высшая школа, 1975г. 2. Савельев И.В. Курс общей физики, т.З. Наука, 1987г. Градуировочная таблица термопары медь-константан
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14Определение потенциала возбуждения методом Франка и Герца. Цель работы: установление характера энергетического спектра атомов и определение потенциала возбуждения атомов. Оборудование: установка опыта Франка и Герца, вольтметры. Краткая теория. Большую роль в создании современной теории строения атома сыграла модель атома водорода Бора. В основу развитой им квантовой теории строения атома Бор положил несколько постулатов, основные из которых следующие: 1.Атомы могут находиться только в определенных стационарных состояниях, в которых, несмотря на происходящие в них движения заряженных частиц, они не излучают и не поглощают энергию. В этих состояниях атомы обладают энергиями, образующими дискретный ряд значений: Е1, Е2, Е3,… Еn.Всякое изменение энергии в результате поглощения или испускания электромагнитного излучения, или в результате соударения может происходить только при переходе из одного из этих состояний в другое. 2. При переходе из одного стационарного состояния Em в другое En атомы испускают или поглощают излучения только строго определенной частоты, то есть это излучение монохроматично и его частота определяется из условия:  где h - постоянная Планка. Состояние атома, в котором его энергия имеет наименьшее из возможных значений, называется основным. Состояние атома, в котором его энергия имеет значение большее, чем в основном, называется возбужденным. Существование дискретных уровней энергии атомов было доказано в опытах Франка и Герца (1913 г.), идея которых заключается в следующем. Атомы и молекулы более или менее разреженного газа облучаются электронами, и при этом исследуется распределение скоростей электронов до и после соударений. Если соударения происходят упруго, то распределение скоростей в результате соударений остается тем же, так как изменяются только направления скоростей электронов. При неупругих соударениях часть электронов теряют свою энергию, отдавая ее атомам, с которыми они испытали соударения, и распределение скоростей меняется. Наиболее удобным методом, позволяющим сообщить атомам контролируемое количество энергии, является метод бомбардировки атомов электронами, кинетическая энергия которых может быть установлена какой угодно, в зависимости от разности потенциалов, ускоряющей электроны. Если электроны имеют энергию меньше той, которая необходима для перевода атома в первое возбужденное состояние, то столкновение между электроном и атомом будет упругим. Если же энергия электрона больше указанной энергии, то столкновение между электроном и атомом может быть неупругим, то есть электрон при соударении с атомом передаст атому как раз ту энергию, которая необходима для перевода атома в возбужденное состояние. Остаток энергии электрон унесет с собой. Если ускоряющая разность потенциалов U, то энергия, сообщенная электрону, есть eU, где е- заряд электрона. Опытами Франка и Герца установлено, что существует вполне определенное значение энергии, при которой столкновение электронов с атомами происходит неупруго, при меньших энергиях – упруго. Это значение энергии, которую атом поглощает при возбуждении, оказалось в точности равным энергии кванта, которую атом испускает, возвращаясь в основное состояние. Разность потенциалов, сообщающая электрону энергию, равную энергии возбуждения атома, называют потенциалом возбуждения атома. Численно он равен энергии возбуждения атома, выраженной в электрон-вольтах. Если имеет место переход на первый возбужденный уровень с основного, то потенциал называется первым, или резонансным потенциалом возбуждения атома (U1). Атом пребывает в возбужденном состоянии очень короткий промежуток времени, после чего самопроизвольно возвращается в основное состояние. При этом переходе атом отдает ранее полученную энергию в виде энергии светового кванта, частота которого υ находится из соотношения hν = eU В этой работе для определения потенциала возбуждения используется метод задерживающего поля, суть которого состоит в том, что электроны, испускаемые катодом, при неупругом соударении с атомами теряют часть своей энергии, приобретенной в ускоряющем поле. Вследствие этого они не могут преодолеть задерживающий потенциал, что ведет к уменьшению анодного тока при снятии вольтамперной характеристики трехэлектродной газонаполненной лампы. |