На головну

Теоретичні відомості та опис установки

  1. III. Описание лабораторной установки
  2. III. Описание лабораторной установки
  3. III. Описание лабораторной установки
  4. III. Описание лабораторной установки
  5. А. Сексуальные установки
  6. Автоматические спринклерные и дренчерные установки
  7. Автоматические установки для тушения пожаров

Різниця потенціалів, пройшовши яку електрон зазнає непружного зіткнення з атомом газу, внаслідок чого атом переходить основного стану в перший збуджений стан, називають резонансним потенціалом. Потенціал, при якому атом переходить з основного стану в другий збуджений стан називають другим, і т.д.

Атоми, які отримують при непружному ударі з електроном енергію , переходять у збуджений стан і, повертаючись в основний, випромінюють світловий квант з частотою

, (1)

де - стала Планка.

В даній лабораторній роботі визначають резонансний потенціал для атомів гелію. Для цього використовується установка, яка відповідає досліду Д. Франка і Г. Герца. Схематично така установка зображена на рис.1.

Рис. 1

Основною складовою експериментальної установки є трьохелектродна лампа, яка складається з скляного балона, всередині якого розміщені анод А, катод К і керуюча сітка С. Лампа заповнена хімічно чистим гелієм при тиску р~ .

Розжарювання катода лампи - джерела електронів здійснюється за допомогою автотрансформатора Ат, увімкненого в мережу 220 В (рис. 1). Сила катодного струму вимірюється амперметром . Анод А лампи відносно сітки С знаходиться під невеликою від'ємною напругою Ua, яка створює слабке гальмівне електричне поле. На сітку відносно катода подається прискорююча напруга - Uc , яка контролюється вольтметром V. Анодний струм вимірюють мікроамперметром μА. В коло катод-сітка включено опір R для обмеження струму у випадку виникнення газового розряду в лампі.

Для визначення резонансного потенціалу атомів гелію, експериментально отримують вольт-амперну характеристику лампи , тобто залежність анодного струму Іа від сіткової напруги при постійній анодній напрузі . Оскільки кількість електронів, які досягають анода, визначає величину електричного струму, що протікає в анодному колі лампи, то, очевидно, за зміною анодного струму можна судити про значення першого та інших потенціалів збудження і характер зіткнень електронів з атомами гелію. Таким потенціалам будуть відповідати максимуми на графіку .

Для розрахунку поперечного перерізу електронно−атомних зіткнень можна використати експериментальну залежність величини анодного струму від затримуючої напруги ( ) при =const (рис.2). З рис.2 визначають значення та , де - початковий анодний струм (при Ua=0), а - величина, яка визначається числом електронів, які зазнали непружного зіткнення з атомами гелію в об'ємі V між сіткою та анодом.

Теорія зіткнень для визначення значення дає співвідношення:

, (2)

де е-- заряд електрона; - концентрація атомів газу; п - концентрація електронів; - швидкість електрона на ділянці лампи сітка-анод; - поперечний переріз непружного зіткнення електрона з атомом; V - об'єм між сіткою і анодом.

, (3)

де S - площа сітки; d =5·10 -3 м - відстань між сіткою та анодом.

З деяким наближенням потік електронів можна оцінити таким чином:

. (4)

Співвідношення, що визначає величину поперечного перерізу непружного удару електрона з атомом гелію одержано з (2), (3) та (4):

. (5)

Концентрацію атомів газу можна знайти з рівняння:

,

де k - стала Больцмана ( ); Т - температура катода (~ 2000 K); р - тиск гелію в лампі.

Таким чином, кінцева формула для визначення поперечного перерізу непружного удару електрона з атомом гелію

. (6)

Загальний вигляд установки наведено на рис. 3

Рис. 3

1 - джерело живлення анодної та сіткової ділянок електричних кіл (ПСИП-50);

2 - вимірювальний блок, до складу якого входять амперметр катодного кола, вольтметр анодного кола, вольтметр кола сітки; 3 - лампа, яка наповнена гелієм, в захисному кожусі; 4 - випрямляч струму типу ВСА-6А; 5 - автотрансформатор; 6 - мікроамперметр анодного кола



  4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   Наступна

КАФЕДРА ТЕПЛОФІЗИКИ | МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ | Атом водню і його спектр випромінювання. Постулати Бора | Досліди Д. Франка і Г. Герца | Співвідношення невизначеностей Гейзенберга | Енергетичні рівні молекул. Спектри молекул | Спонтанне і вимушене випромінювання | Оптичні квантові генератори | Теоретичний відомості і опис установки | Теоретичні відомості та опис установки |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати