CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Przyrządy:

Lampa Hertza, rejestrator czasowy, elektrometr, płytka montażowa, wyłącznik, dwa woltomierze.

Wykonanie ćwiczenia:

1. Połączyłam układ według schematu.

2. Pomiar polegał na zwiększeniu napięcia U_s pomiędzy katodą a siatką i jednoczesnej obserwacji natężenia prądu anodowego. W przypadku wystąpienia zderzeń nieelastycznych wystąpi spadek wartości prądu.. Aby nie ustawiać ręcznie kolejno rosnących wartości U_s wykorzystano zjawisko wzrostu w trakcie ładowania napięcia na kondensatorze i podawania go pomiędzy katodę i siatkę. Aby wiedzieć jakie napięcie U_s jest w danej chwiali pomiędzy katodą a siatką należy każdej wartości czasu przypisać odpowiednie napięcie.

3. Włączyłam zasilacz i ustawiłam następujące parametry

• napięcie katoda-siatka U_s = 50V

• napięcie siatka-anoda U_a = 0,1-2 V

4. Włączyłam elektrometr i ustawiłam następujące parametry

• zakres R_e=10³

• stała czasowa τ = 0,1 s

• wzmocnienie 10³

5. Włączyłam rejestrator i ustawiłam następujące parametry

1. przesuw taśmy 5 mm/s

2. wzmocnienie 20 V

3. wyzerowałam rejestrator i włożyłam pisak

6. Na termostacie ustawiłam temperaturę 220˚C. Po ustaleniu się tej temperatury obniżyłam jej wartość do 200˚C

7. Pomiary wykonywałam przy temperaturze 200˚C. Dla trzech wartości napięcia U_a siatka-anoda zdjęłam krzywą pomiarową w tym celu zwierałam wyłącznik a następnie rozwierałam jednocześnie przy tym naciskając czerwony przycisk na rejestratorze uruchamiając przesuw taśmy. Po ustaleniu się maksymalnego napięcia przystąpiłam do kolejnych dwóch pomiarów zmieniając wartość U_a i rozładowując kondensator zwierając wyłącznik.

8. W celu wyskalowania na wspólnym układzie otrzymanych wykresów cofnęłam taśmę do stanu początkowego. Przełączyłam rejestrator wypinając go z elektrometru i wpięłam do włącznika. Na rejestratorze ustawiłam zakres 50 V, następnie zwierając włącznik a potem rozwierają i włączając przesuw taśmy uruchomiłam skalowanie c

Wyniki pomiarów

Wyniki pomiarów są przedstawione w postaci wykresów dołączonych do sprawozdania. Na podstawie tych wykresów dokonuje dalszych obliczeń i przeprowadzam analizę niepewności pomiarowych.

Korzystam ze wzoru:

E₂-E₁ = eΔU

gdzie:

ΔU - potencjał wzbudzenia atomów rtęci (odczytuję go z wykresu) jest to różnica wartości napięcia pomiędzy kolejnymi pikami.

Obliczam długość wypromieniowanej fali dla rożnych napięć siatka anoda

Ua = 1,0 V		Ua = 1,5 V		Ua = 2,0 V
ΔU [V]	λ ∙10^-7 [m]	ΔU [V]	λ∙10^-7 [m]	ΔU [V]	λ∙10^-7[m]
1,90	2,357	2,10	2,605	1,90	2,244
1,85	2,295	2,80	3,307	2,45	2,893
	= 2,326		= 2,956		=2,568

Przeprowadzam test równości wartości średnich dla wykonanych serii pomiarowych

- wartość średnia z próby.

μ - wartość rzeczywista, czyli średnia z populacji.

Za μ przyjmuję wartość 2,341∙10^-7 m

Hipoteza zerowa: H₀ :
= μ

Hipoteza alternatywna: H₁ :
< μ

Ustalam poziom ufności na
= 0,02

Przyjmuję zmienną losową standaryzowaną:

odchylenie standardowe z populacji

n - liczba pomiarów

Jeżeli u < - u_α to hipotezę zerową należy odrzucić.

Jeżeli -u_α ≤ u ≤ u_α to hipotezę zerową należy przyjąć.

Jeżeli u ≥ - u_2α to należy przyjąć hipotezę zerową.

Wartość
odczytuję z tablic dystrybuanta rozkładu normalnego, dla poziomu ufności
=0,02

Dla U_a = 1,0 [V]:

σ = 0,031

u = - 0,7

u_α = 0,2358

- 0,7 < - 0,2358 Odrzucany hipotezę zerową

Dla U_a = 1,5 [V]:

σ = 0,938

u = 1,1

u_α = 0,8675

1,1 < - 0,8675 Nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy zerowej

Dla U_a = 2,0 [V]:

σ = 0,340

u = 1,5

u_α = 0,9347

1,5 < - 0,9347 Nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy zerowej

WNIOSKI

Na podstawie otrzymanych wyników pomiarowych wyznaczyłam długość fali emitowanej dla trzech różnych wartości napięć U₁

Analizę otrzymanych wyników przeprowadziłam korzystając z testu równości wartości średnich dla wykonanych serii pomiarowych. W seriach pomiarowych otrzymałam wyniki zbliżone do wartości rzeczywistej. Po wykonaniu testu równości wartości średnich tylko w przypadku gdy
= 2,956 10^-7 m i
= 2,568 10^-7 m nie została odrzucona hipoteza zerowa. Oznacza to, że w tych przypadkach otrzymane wartości są porównywalne z wartością rzeczywistą. Natomiast w przypadku gdy
= 2,326 hipoteza zerowa została odrzucona więc wartość ta nie jest porównywalna z wartością rzeczywistą równa 2,341∙10^-7 m.

Rozbieżności wartości długości fal nie są duże i mogą być spowodowane niedokładnością odczytu wartości
z wykresów oraz niesprawnym działaniem stosowanego przyrządu lub jego zużyciem.

---