Измерение и обработка результатов

1. Собрать схему в соответствии с рисунком 2.

2. С помощью реостата R33 установить величину тока I_П в цепи термопары П в пределах 0,1-0,4 А и дождаться наступления теплового равновесия (стрелка потенциометра перестает отклоняться).

3. С помощью магазина сопротивлений R33 в цепи нагревателя установить ток нагревателя I около 10 мА. Дождаться наступления теплового равновесия. Незначительно изменяя силу тока I (каждый раз ожидая наступления теплового равновесия) добиться состояния при котором стрелка потенциометра остановится на нуле.

4. При достижении теплового равновесия (DТ=0) опыт прекращают. Записать значение силы тока I и I_П.

Рис. 4. Измерения с помощью потенциометра постоянного тока ПП-63. 1. Подсоединить источники напряжения и термопару к клеммам потенциометра с соблюдением полярности. Тумблеры в верхнем ряду перевести в положение "Н" – наружные источники. 2. Тумблер в положении К – контроль: при нажатой кнопке "грубо" регулятором рабочего тока добиваются, чтобы стрелка гальванометра оставалась в пределах шкалы, окончательно ноль шкалы устанавливается при нажатой и зафиксированной кнопке "точно". 3. Тумблер в положении "И" – измерение: рукоятками 1 ступенями и 2 – плавно добиваются нулевого показания гальванометра. Измеряемое напряжение отсчитывают по шкалам 3 и 4.

5. Изменить направление тока I_П, для чего поменять местами провода на клеммах “П” потенциометра, а также подключить источник питания для нагрева правого теплообменника (клеммы “общ” и ”II”).

6. Повторить пункты 3 - 4.

7. Вычислить теплоту и коэффициент Пельтье по соответствующим формулам.

8. Оценить погрешность измерений.

Примечание:

Сопротивление спирали нагревателя R равно 13,5 Ом.

Контрольные вопросы

1. Что относится к термоэлектрическим эффектам? Приведите примеры.

2. Сформулируйте закон Джоуля - Ленца.

3. Каковы физические причины, вызывающие выделение теплоты Джоуля-Ленца?

4. В чем состоит эффект Пельтье?

5. Сформулируйте закон Пельтье.

6. Каковы физические причины, вызывающие выделение теплоты Пельтье?

7. От чего зависит величина коэффициента Пельтье?

8. При каком условии можно получить наибольшее охлаждение спая?

9. Почему силу токов I и I_П измеряют при установившемся тепловом равновесии?

 

 

Лабораторная работа № 21

Определение постоянной Планка

Методом задерживающего потенциала

Цель работы:

экспериментальное определение постоянной Планка и красной границы фотоэффекта

Приборы и принадлежности:

фотоэлемент СЦВ, миллиамперметр М 917-1, лампа накаливания, выпрямитель ВС - 24, вольтметр, светофильтры, реостат, выпрямитель ВС 4 - 12.

Литература:

1. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики. т. 3. - М: Высшая школа 1979, глава XI.

2. Ландсберг Г. С. Оптика. – М.: Наука. 1976. глава 32 -33.

Введение

Фотоэффект, используемый при определении постоянной Планка методом задерживающего потенциала состоит в испускании электронов поверхностями металлов, расплавов солей.

При отсутствии взаимодействия фотонов с кристаллической решеткой металла энергетический баланс взаимодействия свободного электрона и фотона описывается уравнением Эйнштейна:

,                                                    (1)

где m – масса электрона, mV²_MAX/2 – максимальная кинетическая энергия вылетевшего электрона, А_ВЫХ – работа выхода, h – постоянная Планка, ν – частота кванта света.

Как следует из (1), при уменьшении частоты кванта уменьшается кинетическая энергия электронов и наступает момент, когда энергия hν,  полученная электронами оказывается равной  работе выхода. Соответствующая частота n=ν_кр, определяет так называемую красную границу фотоэффекта, может быть найдена из условия V=0:

                                                                   (2)

При  фотоэффект невозможен, т. к. при этом кинетическая энергия mV²_MAX/2 становится меньше нуля.

В фотоэлементе вылетавший электрон оказывается в электрическом поле между анодом и катодом. Если на анод фотоэлемента подать отрицательный потенциал, то электрическое поле будет оказывать на электроны тормозящее действие. Из закона сохранения энергии следует, что изменение кинетической энергии электрона DW равно работе сил поля

                                                 (3)

При достаточной величине напряжения U конечная скорость электрона Vобращается в ноль, тогда

 и

                                                        (4)

Зависимость задерживающего напряжения от частоты светового кванта изображена на рисунке 1.

Рис. 1 Зависимость задерживающего потенциала UЗ от частоты света.