Требования к содержанию и оформлению отчета
После выполнения лабораторной работы студент представляет отчёт в следующей форме:
1. Сведения о лабораторной работе:
· номер лабораторной работы;
· название лабораторной работы;
· цель и задачи работы;
· приборы и принадлежности.
2. Методика эксперимента:
· схема установки;
· расчётные формулы.
3. Результаты измерений:
· номер таблицы;
· название таблицы;
· таблица с указанием в графах физических величин, единиц их измерения, погрешностей полученных величин.
4. Графическое представление результатов:
· указать физические величины, отложенные по осям координат, и единицы их измерения;
· построить графики.
5. Выводы:
· краткое изложение полученных результатов;
· результаты, полученные из графиков;
· соответствие или несоответствие результатов полученных экспериментальным путем, причины несоответствия.
Критерии результативности лабораторной работы
Лабораторная работа считается выполненной, если студент:
· получил экспериментальные и расчетные данные, соответствующие действительным результатам лабораторной работы;
· выполнил все расчеты согласно требованиям таблиц экспериментальных данных;
· правильно оценил погрешности измерений;
· сформулировал выводы о проделанной работе;
· представил индивидуальный письменный отчет, оформленный в соответствии с предъявляемыми к нему требованиями;
· подготовил ответы на все контрольные вопросы данной лабораторной работы.
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Что называется внутренним фотоэффектом?
2. При контакте каких материалов создается 
переход?
3. Дайте определение спектральной чувствительности фотоэлемента.
4. Что называется интегральной чувствительностью фотоэлемента?
5. Какой формулой пользуются для расчета интегральной чувствительности фотоэлемента?
6. Какова формула для расчета спектральной чувствительности фотоэлемента?
7. В каких единицах принято измерять интегральную чувствительность фотоэлемента?
8. Запишите формулу для определения ширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов.
Список литературы
1. Детлаф А. А. Яворский Б.М. Курс физики: учебное пособие. – 8-е изд., стер. – М.: Академия, 2009. – 720 с.
2. Савельев И. В. Курс общей физики. В 5 т. Т. 1. Механика: учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2011. – 352 с.
3. Трофимова Т. И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2012.
4. Трофимова Т. И. Физика в таблицах и формулах: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим специальностям. – 3-е изд., испр. – М.: Академия, 2009. – 448 с.
Лабораторная работа № 10
Определение постоянной Планка
Цель работы
|
|
|
– Ознакомление студентов с работой полупроводникового лазера.
10 .2. Задачи работы:
– Определение длины волны полупроводникового лазера.
– Определение постоянной Планка.
– Определение погрешности измерений.
Введение
Постоянная Планка (квант действия) – основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой.
Впервые постоянная Планка упомянута в работе, посвящённой тепловому излучению. В 1900 году Планк выдвинул гипотезу о распространении электромагнитных волн и предложил формулу с константой (впоследствии названной постоянной Планка), которая хорошо согласовывалась с экспериментальными данными.
Постоянная Планка фигурирует во всех уравнениях и формулах квантовой механики. Она, в частности, определяет масштабы, начиная с которых вступает в силу принцип неопределенности Гейзенберга. Грубо говоря, постоянная Планка указывает нам нижний предел пространственных величин, после которого нельзя не принимать во внимание квантовые эффекты. Иными словами, постоянная Планка проводит границу между макромиром, где действуют законы механики Ньютона, и микромиром, где вступают в силу законы квантовой механики. Будучи полученная всего лишь для теоретического описания единичного физического явления, постоянная Планка вскоре стала одной из фундаментальных констант теоретической физики, определяемых самой природой мироздания.
|
|
|
10.4. Компетенции, формируемые в результате выполнения
лабораторной работы
В результате выполнения лабораторной работы формируются следующие компетенции:
· способность демонстрировать базовые знания в области общенаучных дисциплин и готовность использовать основные законы в профессиональной деятельности;
· способность проводить эксперименты по заданной методике, обработку результатов, оценку погрешности и достоверности их результатов;
· способность сопоставлять экспериментальные данные с теоретическими положениями;
· способность оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы.
Перечисленные компетенции формируются через умения:
· работать с измерительными приборами;
· рассчитывать физические величины по экспериментальным данным;
· анализировать результаты опыта;
· оформлять отчет;
а также владения:
· теоретическим материалом;
· навыками измерения физических величин по приборам;
|
|
|
· технологией обработки экспериментальных данных.
Теоретическая часть
Как известно, разрешенные значения энергии электронов в атоме отделены друг от друга широкими областями запрещенных энергий. При объединении атомов в твердое тело энергетические состояния электронов изолированных атомов изменяются. Вместо разрешенных энергетических уровней возникают энергетические полосы, или зоны разрешенных значений энергии, которые по-прежнему остаются отделенными друг от друга областями, соответствующими запрещенным значениям энергии. В наибольшей степени это касается внешних, валентных электронов, которые слабее связаны со своими ядрами.
Подобно тому, как в изолированном атоме электроны могут совершать переходы между энергетическими уровнями, электроны в кристаллах могут переходить из одной зоны в другую. В примесных полупроводниках, как электронных, так и дырочных, такой переход осуществляется под воздействием электрического поля источника тока. Обратный процесс перехода электрона может сопровождаться излучением кванта света.
Излучение света при переходе электрона из состояния с более высокой энергией в состояние с меньшей энергией лежит в основе работы светодиодов и полупроводниковых лазеров.
Для того чтобы электрон мог совершить переход в разрешенное состояние с более высокой энергией, он должен приобрести в электрическом поле энергию, равную ширине запрещенной зоны. Энергия, приобретаемая электроном в электрическом поле, составляет 
. Энергия фотона 
, излучаемого при обратном переходе электрона в нижнее энергетическое состояние также приблизительно равна ширине запрещенной зоны. Таким образом, с учетом 
можно записать
,
откуда
 ,
| (1) |
где h – постоянная Планка, l – длина волны света, излучаемого полупроводниковым переходом, с – скорость света, е – заряд электрона, U – напряжение, приложенное к переходу.
Таким образом, для определения постоянной Планка необходимо измерить длину волны излучаемого полупроводниковым прибором света и измерить напряжение, при котором 
переход начинает излучать световые кванты.
В работе длина волны излучения определяется с помощью дифракционной решетки с известным периодом. Если падающий луч длинной волны излучения l, перпендикулярен поверхности решетки, период которой равен d, то угол j и порядок k дифракции связаны соотношением:
 .
|
Из последнего выражения находим длину волны полупроводникового лазера
 .
| (2) |
Описание установки
Электрическая схема экспериментальной установки представлена на рис. 8, а. Все элементы этой цепи за исключением вольтметра смонтированы на платформе (рис. 8, б). Полупроводниковый лазер 1 прикрепляется к магниту, в результате чего, вращая лазер можно регулировать необходимое направление лазерного луча по вертикали.
| 
|
| а | б |
| Рис 29. Схема установки: 1 – полупроводниковый лазер; 2 – переменный резистор; 3 – ключ;
| |
Дифракционная решетка 4 также прикрепляется к двум магнитам, её период написан на краю стальной рамки. Напряжение на полупроводниковом лазере регулируется с помощью переменного резистора 3. Для измерения напряжения используется мультиметр, который подключается к имеющимся на платформе клеммам 5. Включение лазера осуществляется переключателем 3.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 194; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!