Изпълнение на упражнението

Изпълнение на упражнението

Измерването на дисперсионната крива може да се избегне, ако се работи със светлина с линеен спектър, напр. също от живачна лампа. В този случай обаче, броят на точките, с които се проверява уравнението на Айнщайн (ІІ.6), е силно ограничен. Практически функцията се построява само върху четири точки, получени чрез зависимостта на фототока от спиращото напрежение за четирите най-ярки във видимата област линии: жълта, жълто-зелена, синя и виолетова (червената линия в спектъра на живака е с честота под граничната за фотоефект). Ако се работи с лампа с нагряване (непрекъснат спектър), чрез барабана на монохроматора и входния му процеп се подбира монохроматична светлина с малко отклонение около средната стойност ₀. Последната се определя от дължината на вълната, получена опитно чрез дисперсионната крива. За получаване коефициентите на правата (ІІ.6) с по-голяма точност се определят спиращите напрежения за 1015 честоти. Проверката на уравнението на Айнщайн за фотоефекта става, като на графика се нанасят стойностите на в зависимост от честотата  на светлината  фиг. ІІ.5. Тъй като се очаква линейна зависимост, ъгловият наклон и пресечната точка на правата с абсцисната ос се определят по метода на линейната регресия. Ако някоя точка лежи много далеч от правата, очевидно определянето на нe е коректно и измерванията за тази честота трябва да се повторят. Ъгловият наклон на правата дава отношението h/e, така че стойността на константата на Планк се получава от него с умножение по е. Работата за извличане на електрон от метала А се определя от пресечната точка на правата с ординатната ос, а пресечната точка с абсцисната ос дава . От известната стойност на h се оценява относителната неопределеност

100 %.

УПРАЖНЕНИЕ 3. ЕФЕКТ НА КОМПТЪН – ЪГЛОВА ЗАВИСИМОСТ

Ефектът на Комптън е още едно явление, при което се проявяват корпускулярните свойства на електромагнитното лъчение. Комптъновият ефект представлява нееластично разсейване на фотони върху свободни електрони  процес, при който фотонът отдава само част от енергията си на електрон от веществото и след взаимодействието е с намалена честота, съответно увеличена дължина на вълната. Тъй като комптъновият ефект се проявява при по-високи енергии на фотоните, той се наблюдава при рентгеновите и -лъчите. При -лъчи с енергия над 100 кеV това явление се проявява отчетливо в спектрите и усложнява интерпретацията на тези с много -линии.

Комптън получава емпирична зависимост, свързваща първоначалната дължина на вълната , дължината на вълната на разсеяния фотон и ъгъла на разсейване (фиг. ІІ.6):

(ІІ.7) ,

където константата се нарича комптънова дължина на вълната. Стойността на тази константа, изразена чрез универсалните константи , c и се извежда от кинематиката на процеса, като се приложат законите за запазване на енергията и на импулса [14].

От израз (ІІ.7) следва, че комптъновото отместване не зависи от дължината на вълната на първичното лъчение. В тази формула не се отчита енергията на свързване на електроните, и въпреки това тя добре се потвърждава експериментално. Причината е в относително ниската стойност на енергията на свързване в сравнение с енергията на фотоните. Ако тези две енергии са сравними, ефектът на Комптън не се наблюдава, което е причината при облъчване на веществото с видима светлина той да отсъства. Трябва също да се отбележи, че комптъново разсейване може да стане не само от електрон (свързан или свободен), но и от всяка заредена частица.

Ъгловата зависимост (ІІ.7) при комптъновия ефект може да бъде проверена експериментално с -лъчи, като се използват методите на -спектроскопията. Опитната постановка е показана на фиг. ІІ.6. С S е означен източника на моноенергетични -лъчи, с D и D е означен детекторът (сцинтилационен детектор в нашия случай), поставен съответно под ъгъл  = 0 и  спрямо посоката на първичния фотон. С Т е означен разсейвателят.