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 G1 иG4 электронно-лучевой трубки (рис.5) равными:

• ручка 1, клемма G1: 30 – 35 В

• ручка 2, клемма G4: 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.

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 проведении эксперимента в диапазоне 7,5 – 9 кВ.

Рис.9. Внешний вид передней панели источника высокого напряжения: 1 – дисплей вольтметра; 2 – ручка регулировки напряжения; 3 – переключатель источника высокого напряжения; 4 – клеммы.

После установления указанных напряжений на флуоресцентном экране трубки образуются концентрические окружности. Занесите в таблицу показания вольтметра источника высокого напряжения (рис.9). Измерьте с помощью штангенциркуля диаметры 2r₁и 2r₂образовавшихся двух первых дифракционных колец (максимумов интенсивности,m = 1) 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 выполненных измерений занесите в таблицу.

Таблица

N п/п	, В	2r1, мм	φ1, °	2r2, мм	φ2, °	, пм	d1, пм	d2, пм
1
2
3
4

По формуле (10) вычислите углы скольжения ₁и₂.

По формуле (9) вычислите длину волны де Бройля электронов для каждого , затем на основе формулы Брэгга-Вульфа (2) рассчитайте межплоскостные расстоянияии занесите результаты в таблицу.

Вычислите средние значения ии оцените погрешности измерений. Сравните полученные результаты со справочными данными. Сделайте вывод.

При проведении вычислений используйте следующие справочные данные:

Постоянная Планка Джс;

Скорость света в вакууме м/с;

Элементарный заряд Кл;

Масса электрона кг.

Контрольные вопросы

1. Что называется дифракцией?

2. Сформулируйте гипотезу де Бройля

3. Что называется длиной волны де Бройля?

4. Выведите формулу Брэгга-Вульфа.

5. Опишите опыт Дэвиссона и Джермера.

Расчетное задание

Оцените необходимость учета релятивистской поправки при расчете длины волны электрона для ускоряющего напряжения, величина которого в киловольтах равна двузначному числу, составленному из двух последних цифр номера вашего студенческого билета. Для этого рассчитайте поправку δλ, длину волны с учётом релятивистской поправки λ и без учета поправки λ₀(формулы 7 – 9). Рассчитайте также по формуле (6) отношение скорости электрона, ускоренного этой разностью потенциалов, к скорости света в вакууме. Сделайте вывод.