Лаб.52 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ И

Лабораторная работа № 52
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ИОНИЗАЦИИ АТОМОВ ГАЗА
Выполнил студент гр. _____________
Проверил ________________________
Ф.И.О _________________
дата ___________________
Цель работы: определить потенциалы возбуждения и ионизации газа
Описание установки
Для
определения
потенциалов
возбуждения и ионизации используется
специальная установка (рис.1). В этой схеме
лампа 1 - тиратрон (газонаполненный триод
с накаленным катодом). Ускоряющее
напряжение между сеткой и катодом
регулируется
потенциометром
R
и
измеряется вольтметром V. Коллектор
(электрод, являющийся при обычном
Рис.1 Схема установки
использовании тиратрона анодом) имеет
потенциал настолько меньше потенциала
катода, что электроны на него попадать не могут. Сеточный ток измеряется
миллиамперметром mА, а коллекторный (ввиду его малости) – специальным
устройством ИП (измерительным прибором – катодным вольтметром с большим
входным сопротивлением). Из катода вследствие его накала вылетают электроны
(термоэлектронная эмиссия). Ускоряющее напряжение между сеткой и катодом
увеличивает энергию электронов до значений, достаточных для возбуждения
атомов газа при их столкновении. После перехода атомов в состояние с избыточной
энергией очень быстро происходит их возвращение в стационарное состояние с
меньшей энергией, сопровождающееся излучением фотона. Фотон попадает на
коллектор и вызывает фотоэффект (т.е. выбивают из металлического коллектора
электроны). Величина ускоряющего электроны напряжения между сеткой и
катодом, при которой возникает фототок, определяет потенциал возбуждения.
Потенциал ионизации определяется по резкому возрастанию тока в цепи
сетки, которое происходит из-за того, что энергия испущенных катодом и
ускоренных электронов уже достаточна для ионизации атомов. При этом
количество свободных электронов в пространстве между катодом и сеткой
увеличивается.
Порядок выполнения работы
1. Разберитесь с назначением и расположением элементов схемы и определите
цену деления вольтметра и миллиамперметра. Величина I кол измеряется в делениях
шкалы ИП.
2. Не занося данные в таблицу, проведите предварительный эксперимент.
Изменяя напряжение на сетке U C плавно до предела, заметьте такое значение U a ,
при котором появится ток в коллекторе, и U i , при котором начнется резкое
возрастание сеточного тока.
3. Повторите эксперимент, изменяя напряжение U C от 0 до U a через 2 В, а
затем через 0,2 – 0,3 В до предела, измеряйте значения тока коллектора I кол и ток
сетки I C . Данные занесите в таблицу 1. Во избежание выхода из строя ИП
отключите прибор, как только стрелка прибора дойдет до конца шкалы.
Таблица 1.
UC , В
I кол , дел
I C , mА
3. По полученным данным построить графики зависимостей I кол  f U C  и
I C  f U C  .
4. По графикам определить  a (значение U a ) и i (значение U i ) (см. пункт 2)
2c
e
5. По формулам   a и  
вычислить частоту и длину волны

излучения возбужденных атомов газа.
 = .........с–1;  = ........... м
6. По прилагаемой табл.2 определите, какой газ находится в лампе.
Таблица 2.
Газ H2 Нg Не Ne Аr Кr Хе
a 11,2 4,9 21,2 16,7 11,6 10,0 8,5
i 15,4 10,4 24,5 21,5 15,7 14,0 12,1
Контрольные вопросы
1.Что такое возбуждение атомов? ионизация атомов?
2.Что называется потенциалом возбуждения атомов?
З.Что называется потенциалом ионизации атомов?
4.Какие столкновения электронов с атомами газа называются упругими? какие –
неупругими?
5.Почему напряжение между сеткой и катодом, при котором появляется
коллекторный ток, равно потенциалу возбуждения?
6.Почему напряжение между сеткой и катодом, при котором наблюдается резкое
увеличение сеточного тока, равно потенциалу ионизации?
Рассмотренные здесь вопросы можно найти в литературе: Савельев И.В. Курс
общей физики. -2-е изд. - М.: Наука, 1982, т.З. Глава «Боровская теория атома»