Методика выполнения работы

Перед выполнением работы изучите экспериментальную установку (рис.4), электрические соединения в которой соответствуют рис.6.

Включите источники питания (рис.4, поз.2, 3) выключателями, расположенными на их задних стенках. Вращая ручки 1 и 2 универсального источника питания (рис.8) по часовой стрелке, установите напряжение на клеммах G 1 и G 4 электронно-лучевой трубки (рис.5) равными:

ручка 1, клемма G 1, – 25 В

ручка 2, клемма G 4 – 250 В.

Рис.8. Внешний вид передней панели универсального источника питания: 1 – ручка регулировки напряжения 0 – 50 В; 2 - ручка регулировки напряжения 0 – 300 В	Рис.9. Внешний вид передней панели источника высокого напряжения: 1 – дисплей вольтметра; 2 - ручка регулировки напряжения; 3 - переключатель источника высокого напряжения; 4 - клеммы

Переключатель 3 источника высокого напряжения (рис.9) установите в среднее положение, при этом с верхней и нижней клемм 4 снимается напряжение, величина которого регулируется вращением ручки 2 и измеряется вольтметром 1. Это напряжение прикладывается между катодом и анодом электронно-лучевой трубки и его величина изменяется при проведение эксперимента в диапазоне 7,5 – 9 кВ.

После установления указанных напряжений на флуоресцентном экране трубки образуются концентрические окружности. Занесите в таблицу показания вольтметра 1 источника высокого напряжения (рис.9). Измерьте с помощью штангенциркуля диаметры 2 r ₁ и 2 r ₂ образовавшихся двух первых дифракционных колец (максимумов интенсивности) и занесите результаты в таблицу.

Плавно изменяя ускоряющее напряжение с помощью ручки 2 источника высокого напряжения (рис.9), выполните 3-5 измерений диаметров двух первых дифракционных колец. Результаты измерений выполненных измерений заносится в таблицу.

Таблица

N п/п	, В	2 r 1, мм	φ1о	d 1, пм	2 r 2, мм	φ2о	d 2, пм

После проведения измерений вычислите по формуле (4) углы скольжения для каждого случая.

Для нахождения межплоскостных расстояний и необходимо знать длину волны де Бройля дифрагирующих электронов, которая связана с их импульсом соотношением (1). Для электронов, ускоренных разностью потенциалов около 10 кВ, величина импульса должна вычисляться на основе релятивистских соотношений, позволяющих получить для в этом случае следующую формулу

, (5)

где величина дает классическое выражение для импульса. При поправка в скобках составляет величину ~ 0,5 %.

По выражению (1), используя (5), вычислите длину волны де Бройля электронов для каждого , затем на основе формулы Брэгга-Вульфа (2) рассчитайте межплоскостные расстояния и и занесите результаты в таблицу.

Вычислите средние значения и и оцените погрешности измерений.

При проведении вычислений используйте следующие справочные данные:

h = 6,62×10^-34 Дж×с – постоянная Планка;

с = 3×10⁸ м/с – скорость света в вакууме;

кг - масса покоя электрона.

Контрольные вопросы

1. Что называется дифракцией?

2. Сформулируйте гипотезу де Бройля

3. Что называется длиной де Бройля?

4. Выведите формулу Брэгга-Вульфа.

5. Опишите опыт Дэвиссона и Джермера.

6. Оцените величину поправки к классической величине импульса при .

Литература

Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Астрель, АСТ. 2001 – кн.5, §4.1.