Fizikadan praktikum
Download 104 Kb. Pdf ko'rish
|
|
§
I >% J § Layman seiiyasi 3. 11. 1- rasm. -241 - h v = Ek -En yoki v = (Ek -E J /h (3.11.5) energiyani chiqarish va yutishini bildiradi. Demak, atom diskret energetik sathlardagina bo‘la oladi. Spcklrlarni olish va ularning to ‘3qin uzunligini o ‘ichash uchun spekintskop deb ataluvchi asbob qo‘llaniladi. Asbobning tuzilishi Spektroskop quyidagi qism lardan tashkil topgan (3.11.2- rasm): kollim ator K, shisha prizm a Sh, ko'rish trubkasi Tr va hisobiash uchun ishlatiladigan moslama В (baraban). Kollimator trubkadan tashkil topgan, uning bir uchiga linza L o ‘matilgan. Yorug‘lik manbayi linza L ning bosh fokusiga joylashtirilganligi tufayli tirqishdan tarqaluvchi nur dastasi linzaga tushib, undan parallel b o iib chiqadi. Shunday qilib, kollim ator nur dastasini hosil qilish uchun xizm at qiladi. K ollim atordan chiaqan parallel nurlar dastasi uch qirrali prizm adan o ‘tgach, h ar xil yo'nalishda tarqalgan b ir necha rangli nur dastalariga ajraladi. Ko'rish trubkasiga tushgan har bir nur dastasi o ‘zining toMqin uzunligiga qarab turii rangdagi chiziqlami hosil qiladi. Hosil boMgan spektr trubka okulari orqali kuzatiladi. Okularda ingichka, qora vertikal chiziq boMib, uning tasviri spektr tasviri bilan bir vaqtda ko'riladi. Hisoblash uchun ishlatiladigan moslama В oddiy vintli mikrometmi eslatadi. Unda shkala bor, bin qo‘zg‘almas, ikkinchisi esa aylantiruvchidir. Bo'ylama (qo‘zg‘almas) shkala Sh birdan o‘ngacha boMgan boMakchalarga boMingan. Aylanuvchi baraban В ning doira shkalasi esa 50 boMakka boMingan boMib, uning 1 boMagi burilish mikrovintning 1 yaxlit boMagini 0,02 boMagiga suradi. Qo‘zg‘aluvchi vintning oxiri ko'rish trubkasiga ulangandir. Vintni aylantirish bilan bir vaqtda kuzatish trubkasida vertikal qora chiziq ham harakatga keladi va spektrlar bo‘ylab siljiydi. Qora chiziq tasvirini baraban yordamida spektming maMum bir joyiga keltirib, shu holatni shkala va barabandagi boMaklar soni bilan aniqlash mumkin. Spektm ing har xil joyi turli toMqin uzunligiga mos boMganli- gi tufayli shkala va barabandagi har bir maMum boMim m a’lum toMqin uzunligini ifodalaydi. Spektm ing xarakteri yorugMik manbayiga bogMiq boMganligi sababli, biron spektm ing maMum bir chizigM toMqin uzunligini aniqlash yoMi bilan yorugMik manbai qanday gaz va bug‘ ekanligini aniqlash mumkin. Spektral analiz ana shunga asosi angan. Spektroskop yordamida toMqin uzunligini aniqlash uchun uni dastlab darajalash lozim. Boshqacha aytganda, shkala boMim- larining toMqin uzunligiga bogMiqligini ko‘rsatuvchi darajalash egri chizigMni chizish zarur (3.11.3- rasm ). YorugMik manbayi sifatida chiziqli spektr hosil qilinadi: vodorod, geliy, simob va boshqa gazlar bilan toMdirilgan spektral trubkalar va lam palar olinadi. —► А , 3.11.3- rasm. Bu lampa va trubkalam i yoqish uchun ulami induksion g‘al- takning lkkinchi chulg'am iga ulab. spektroskop kollimatori tir- qishi oldiga o‘matiladi. Ishni bajarish tartih: 1. a) simob bug‘i solingan spektral lam pani induksion g ‘al- takka ulang va kalit yordamida g‘altakni tok manbayiga ulab, lam pani yoqing; b) spektroskop kollim atori tirqishini lam paga to ‘g‘rilab, ko'rish trubkasidan qarab, В barabanni burab, okularning qora chizig'ini sariq, yashil va binafsha rang chiziqlar bilan ustm a- ust tushirib, shkala va baraban ko‘rsatishini 3.11.1- jadvalga yozing; 3 . 11 . 1 - j a d v a I № G azn in g nom i K u zatilayotgan chiziq rangi Shkala va baraban ko 'rsatish i (N t) T o 'lq in uzunligi (Я ), nm 1 Sim ob bug‘i 1. Sariq 578 2. Yashil 492 3. Binafsha 447 d) N i = f(X t ) b o g ‘lanish grafigini m illim etrli qog‘ozga chizing. 2. a) N eon lampasini induksion g ‘altakka ulang va kalit yor damida g‘altakni tok manbayiga ulab, lampani yoqing; b) spektroskop kollim atori tirqishini lam paga to ‘g‘rilab, ko'rish trubkasidan qarab, В barabanni burab, okularning qora chizig‘ini qizil, sariq va yashil chiziqlar bilan ustma-ust tushi rib, shkala va baraban ko‘rsatishini 3 .11.2- jadvaiga yozing: 3.11.2- j a d v a l № G azn in g nom i K uzatilayotgan chiziq rangi Shkala va baraban ko'rsatishi (N.) T o 'lq in u z u n lig i (Я р , n m 2 N e o n ). Sariq 2. Yashil 3. Binafsha 630 / 6 1 3 / 585 576 d) Ni = f ( X ) b o g ‘lanish grafigini m illim etrli qog‘ozga chizing. 3. a) nom a’lum gaz solingan lam pa uchun ham simob va neonli lampalar uchun bajarilgan ishni takrorlab, olingan natijani 3.11.3- jadvaiga yozing: 3.11.3- j a d v a l № G azn in g nom i K u zatilay o t gan chiziq rangi Shkala va baraban k o 'rsatishi (N ,) ToMqin uzunligi (A), nm 3. N o m a ’lum 1. Qizil 2. Sariq 3. Yashil 4. Binafsha N o m a’lurn lam pa spektridagi ranglar uchun aniqlangan N. ning qiymatlariga to ‘g‘ri keladigan A, ning qiymatlarini simobli va neon lam palar uchun chizilgan Ni = f ( X ) bog‘lanish grafigidan aniqlang va jadvaiga yozing. M ustaqil tayyorlanish uchun savollar 1. Dispersiya hodisasi nima? 2. Atomning energetik sathlarini tushuntiring. .?. Chiqarish va yutish spektrlarining hosil bo ‘lishini rushunti- ring. 4. Spekiroskopning tuzilishini ayting 5. Darajalash egri chizig‘i nima uchun kerak? 6. Spektral analizning kim yoviy analizdan afzalligini aytib bering. Hisobiash algoritmi Bu laboratoriya ishini bajarishda o ‘tkazilgan tajribalar natija sida Simob bug‘i va N eon gazi solingan lampalarda hosil b o ‘lgan nurlarga ko‘ra Spektroskop darajalanadi, ya’ni to ‘lqin uzunligi ( a .) m a’lum b o ‘lgan har bir rangga mos kelgan Spektroskop shkalasi va b a ra b an in in g k o ‘rsatishi ( N ) yozib olin ad i va N i = f(X ) bogManish grafigi chiziladi. Bu grafikdan n o m a’lum lam p ad a hosil b o ‘lgan n u rla r u c h u n a n iq lan g an N t ning qiymatlariga ko‘ra A. ning qiymatlari aniqlanadi. Hisobiash dasturi 10 REM Spektroskopni darajalash va yorug‘lik nurining to ‘lqin uzunligini aniqlash. 20 REM BS — ranglar; N — shkala vabaraban ko'rsatkichi; A — to iq in uzunligi. 30 FO R J=1 TO 2 40 FOR 1=1 TO N 50 IN P U T B S(J.I), N (J.I), A(J,2) 60 NEXT 1 70 NEXT J 80 REM birinchi m odda uchun, keyin ikkinchi modda uchun to ‘liq m a’lum otlar kiritildi. 90 FOR 1=1 TO N 100 IF B(1,1)=B(2,I) TH EN A(I)=A (!,I) 110 NEXT I 120 CLS: SQ R EEN 2 130 L IN E (10,18 0 H 2 5 0 ,180) 140 LIN E (10,180)-(10,10) 150 FO R 1=1 TO N 160 PSET (10+20-A(J), 180-2-N(I)) 180 N EX T I 190 E N D Ushbu hisoblashlar «EXCEL» dasturida quyidagicha bajariladi: Spektroskopni darajalash va yorug‘lik nurining toMqin uzunligini aniqlash. A В С Rang N , A Qizil Sariq Yashil Binafsha belgilab. «Вставка» boMimidan diagram m a boMimini aniqlab, grafik chiziladi. 12-laboratoriya ishi. FOTOELEMENTNING INTEGRAL SEZGIRLIGINI ANIQLASH Kerakli asbob va materiallar. 1. Fotoelement. 2. YorugMik manbayi. 3. Mikroampermetr. 4. Tok manbavi. 5. Kalit. Ishning maqsadi. Fotoelem entning ishlash prinsipi bilan ta- nishish va integral sezgirligini baholash. Nazariy qism Metallar sirtidan yorugMik nuri ta ’sirida elektronlarning ajralib chiqishiga fotoeffekt hodisasi deb ataladi. Fotoeffekt hodisasi, asosan, ikki turga boMinadi: 1 Tashqi fotoeffekt. 2. Ichki fotoeffekt. 1. Tashqi fotoefiektni metallarda kuzatish mumkin. Metallar sirtiga yorugMik nuri ta ’sir etganda fotonlaming bir qismi atom bilan sust bogMangan yoki erkin elektronlar bilan o ‘zaro ta’sirlashadi, natijada elektron foton energiyasi ni toMiq o'ziga oladi, ya’ni yorugMik nurining bir qismi yutiladi. Bu energiya elektronning metalldan chiqish ishiga v:i mi I.ill мпid;in chiqih ketgandan keyingi kinetikeneigiyasiga sarflamdi. Лд.и drklm nhim m g kinclik energiyasi miqdor jihatdan chiqish isliid.in katta bo'lsa, u metall sirtidan ajralib chiqadi. Hu hodisa quyidagi Eynshteyn tenglamasi bilan ifodalanadi: hv = A + m tf/2 . (3 .1 2 .1 ) Bunda: hv — foton energiyasi; A — chiqish ishi; m i f /2 — erkin elektronning kinetik energiyasi bo'lib, orasida quyidagicha m unosaban o ‘rinli: hvmm = A; h = (слчШ 1) = A\ X„mi — he/A. Tajribalar asosida fotoeffektning quyidagi uchta qonuni yaratilgan: 1. Metallaming spektral tarkibi o'zgarmas bo'lganda birlik vaqt ichida metall sirtidan ajralib chiqayotgan fotoelektronlar soni, metall sirtiga tushayotgan yorug'lik oqimiga to ‘g‘ri proporsional ravishda o'zgaradi. 2. Erkin fotoelektronlam ing kinetik energiyasi tushayotgan yorug'lik nurining chastotasiga bog'liq bo'lib, uning intensivligi- ga bog'liq emas. 3. H ar b ir m etall uchun fotoeffektning qizil chegarasi m av jud, ya’ni fotonning fotoeffekt hodisasini vujudga keltira oladigan to 'lq in uzunligining (a () eng katta chegaraviy qiym ati mavjud. Qizil chegaraning qiymati metallning tabiatiga va si reining holatiga b o g 'liq b o 'lib , E ynshteyn tenglam asidan aniqlanadi. E lek tronning m etall sirtidan erkin elektron bo'lib ajralib chiqishi uchun unga chiqish ishidan kam bo'lm agan ( hv > a ) energiya berish kerak ( v a— c/X iP X() — hc/A). D em ak, fotoeffekt hodisasi fotonning energiyasi chiqish ishiga teng yoki katta bo'lganda kuzatiladi ( h v > A ) . Tashqi fotoeffekt vakuum li fotoelem entlarda ishlatiladi (3.12.1- a rasm ). Shisha balonning ichki sirtining taxm inan 50 foizi yupqa m etall qatlam i bilan qoplanib, yorug'lik nurini o 'tk a z u v c h i so h a q o ld irilg a n . T o 'r sh ak lid ag i a n o d (A ) fotoelem ent markaziga o'm atilgan. Fotoelem entning tarm oqqa ulanish sxemasi 3.12.1- b rasmda ko'rsatilgan. Fotoelem ent yoritilganda katoddan elektronlar ajralib chi- qib, anod tomon harakat qiladi va natiiada elektr toki hosil bo'ladi. Bu tokka fototok deb ataladi. # л к R А и а) Ь) 3.12.1- rasm. 2. Ichki fotoeffekt hodisasi yarimo‘tkazgichlarda kuzatiladi. Bu yerda yorug‘lik energiyasi yarimo‘tkazgichning elektronlariga uza- tiladi. Agar yutilgan foton energiyasi (h v ) ta ’qiq qatlam kengli- gi e n e r g iy a s id a n k a tta b o ‘lsa (A W ), e le k tr o n s o f yarimo‘tkazgichlarda valent qatlamdan o ‘tkazuvchanlik qatlamga o'tadi. Natijada, yarim o ‘tkazgichning o ‘tkazuvchanligi ortadi va fototok vujudga keladi (3.12.2- rasm). Har ikkala turdagi fotoelem entlar quyidagi sohalarda keng miqyosda qo‘llaniladi: 1. Kuchsiz yorug‘lik oqim lar (m asalan, biolyum inessen- siyalar)ni o ‘lchashda — fotoelektron kuchaytirgichlar sifatida. 2. Rentgen nurlari yordamida hosil qilinayotgan tasvirlarning yoritilganligini oshirishda — elektron — optik kuchaytirgichlar sifatida. 3. Organizmlardan chiqayotgan ko‘rinmas infraqizil nurlam i qayd etishda — termografiya. 4. Kosmik kemalarda qo‘llaniladigan quyosh batareyalarida. 5. Turli maqsadda yoritilganlikni o ‘lchashda — fotometriya. Fotoelementning asosiy kattaliklaridan bin, uning sezgirligidir: Bunda: i — fototok kattaligi; F — shu fototokni vujudga kelti- ruvchi yorug'lik oqimi. Fotoelementning turlariga ko‘ra sezgirliklari har xil b o ‘ladi (100 mkA/lum endan bir necha ming ink А / lumengacha boradi). К — i /F. (3.12.2) O i i v u h I ' o i o c l c i n c n t n i n g i n t e g r a l s e z g i r l i g i n i h i s o b i a s h I ommi i L immi k d h r i b c u i q a r i s h d a q o M l a n i l a d i g a n f o r m u l a l a r n i i.sholsi/ kc l li r a mi z . I J m u m i y yorit ilganlik: E = E 0 + Ef , (3.12.3) ya’ni, yorug‘lik manbayi hosil qilgan yoritilganlik (E0) bilan muhit yoritilganligi ( E f ) ning yig‘indisiga teng. Yorug‘lik oqim ini topish formulasi: F = E 0 S, (3 .1 2 .4 ) bunda: S — yoritilgan yuza: Eg = J /R 2. (3.12.5) Yorug‘lik manbayi hosil qilgan yoritilganlik, bunda: J — yorug‘lik kuchi; R — yorug‘lik m anbayidan fotoelementgacha bo‘lgan masofa. (3.12.3), (3.12.4) va (3.12.5) ifodalarni (3.12.2) formulaga qo‘yib, fotoelem entning integral sezgirligini hisobiash form ula si hosil qilinadi: К = i /( ( J / R 2) + Ej) S. ( 3 .12.6) Qurilma haqida tushuncha Laboratoriya ishini bajarishda selenli fotoelem entdan foyda- lanamiz. Selenli fotoelem ent M tem ir ustiga A seien va Cyupqa oltin qatlam qoplangan plastinadan iborat (3.12.2- rasm). A Ц \ j > r M ' > ф i + \ ft ( Ar 3.12.2- rasm. -250- Oitin qatlamdan yorugiik nurlari selen qoplamga bemalol o 'ta- di. Oltin qatlam tom ondan yomg‘lik nuri tushirilsa, galvanometr zanjirda fototok hosil bo ‘lganini ko'rsatadi. Ishni bajarish tartibi 1. Yorug'lik m anbai lampochka (1) tok manbaiga ulanadi. 2. Yorug'lik manbai shunday masofaga joylashtiriladiki, mik roam perm etr ko'rsatkichi eng yuqori bo'lsin, (R l va г0 qiymatlar yoziladi). 3. Yorug'lik manbayi fotoelementdan uzoqlashtirilib (har safar 3 sm dan), fototok qiymati ( Rp , il ), (R2, , i2 ) , ....., (Rn, , i j nuqtalarda yozib olinadi. 4. H ar bir masofa uchun lam pochkaning hosil qilgan yoritil- ganligi quyidagi formuladan topiladi: Eg = J /R f = F/S. 5. Abssissa o'qiga fototok qiymati ( i. mkA) va ordinata o'qiga yoritilganlik qiymati (E0j lyuks) ni qo'yib, fototok bilan yoritil- ganlik o'rtasidagi bog'lanish grafigi chiziladi. 6. Qurilm a yopiq holda bo'lgani uchun (3.12.6) formuladagi muhit yoritilganligini nol deb {Ef = 0) olib, A = i; / Er)j • S berilgan ifodadan fotoelem entning integral sezgirligini topam iz, bunda S — fotoelem entning aktiv yuzasi ( S = 9 ■ 10_4m 2). 7. Hosil qilingan grafikdan foydalanib, ish joyining yoritil ganligini aniqlang. 3.12.1- jadvaiga kattaliklaming topilgan qiymatlarini yozing. N" M.isofu R (in) I'DlOldk /, (m kA) ‘ I ;mipochkaning yorugMik kuchi. J (kandela) Yoritilganlik, ^ ( l y u k s ) Fotoeiem em ning integral sezgirligi, K. (m kA /lum en) 1. 2. 3. M ustaqil tayyorlanish uchun savollar 1. Ichki va tashqi fotoeffekt hodisasini tushuntiring. 2. Eynshteyn formulasini tushuntiring va yozib bering. 3. Selenli fotoelementning tuzilishini aytib bering. 4. Yoritilganlik formulasini yozib bering. 5. Fotoelementning integral sezgirligi ning formulasini yozib bering. Hisobiash algoritmi Bu laboratoriya ishini bajarganda o ‘tkazilgan tajribalardan yorug‘lik manbayining fotoelem entdan R masofadagi qiymatla- riga to ‘g ‘ri kelgan qurilmadagi m ikroam perm etr ko‘rsatishidan hosil bo'lgan fototok qiymati ( E ) aniqlanadi. J = 10 kandela — m anbaning yorug'lik kuchining qiymatiga ko‘ra, R masofadagi yoritilganlik E = —— — form uladan ' R hisoblab topiladi. Topilgan fototok (/.), yoritilganlik (E ) va fotoelement yuza- „ I smrng qiymatiga ( 5 = 9 1 0 4m 2) ko‘ra, = ~ p~ s ~ f'orm u,adan fotoelem entning integral sezgirligi koeffitsiyenti qiym ati va i К = 'Y^Kl ! n ifodadan o ‘rtacha qiymatini hisoblab, 3 .12.2- jad - (=i valga yoziladi. № Maso fa RP (m ) Fototok 1 (mkA) Lampochkaning yorug'lik kuchi, J (kandeia) R 2, J (m2) Y oritil ganlik, £ 0>(lyuks) Fotoelem entning integral sezgirligi, K, (m kA /lum en) 10 O'rtacha 3.12.2-jadvaldagi 1 — fototok qiymatini koordinatalar siste- masining abssissalar va E yoritilganlik qiymatini ordinatalar o'qiga joylashtirib, fototok bilan yoritilganlik o'rtasidagi bog'Ianish grafigi chiziladi. Bu hisoblashlarni EH M da bajarish uchun yuqoridagi ifo- dalardagi kattaliklami lotin alfavitidagi harflar bilan quyidagicha belgilab olamiz: R = R(I), 1 = G (l), U = h, R2 = K 2(I), E = E (l), K = K (l), = K l. Hisoblash dasturi 10 REM Fotoelem entning integral sezgirligini aniqlash. 20 REM R — y o ru g 'lik m anbayigacha m asofa; G — m ik ro a m p e rm e tr k o 'rs a tk ic h i; E — y o ritilg a n lik ; К — fotoelem entning elektr sezgirligi; N — tajribalar soni; S — fotoelem ent yuzasining qiymati. 30 IN PU T N ,S 40 FO R 1=1 TO N 50 IN P U T R (l), G (l) 60 NEXT 1 70 FO R 1=1 TO N 80 R 1(1)= R (I)A2 90 E (I)= I0 /R 1 (I) 100 K (1 )= G (I)/(E (I) S) 110 K = K + K (I) 120 N EX T I 130 K 1=K /N 140 FO R 1=1 TO N 150 D K (i)= A B S (K l-K (I)) г I(>() l)K DK H )K (I) ISO N E X T I 140 D K l = D K / n 200 E K = I 0 0 D K 1 / К 1 210 PRIN T «Fotoelementning integral sezgirligini aniqlash» 220 PR IN T «------------------------------------------------------------ » 230 PR IN T «tajribalar soni»; N , «fotoelementning yuzasi- ning qiymati»; S 240 PR IN T «------------------------------------------------------------ » 250 PR IN T I»; «R»; «G»; «Rl»; «Е»; «К»; «DK» 260 PR IN T «------------------------------------------------------------ » 270 FOR 1=1 TO N 280 PR IN T I; 290 P R IN T U S IN G « # # # # .# # # » ; R (I), G (I), R 1(I), E(T), K (I), DK(I) 300 NEX T I 310 PRIN T «------------------------------------------------------------ » 320 P R IN T «Fotoelem entning sezgirligi»; K l, «Absolut xato»; DK1, «Nisbiy xato»; EK 330 E N D Ushbu hisoblashlar «EXCEL» dasturida quyidagicha bajariladi: A В с D E F T R(i) G RI E К =B1 ■ Bl = 10/D1 =B1/(E1 • 9 ■ 10-") |
