Тема 5. Дискретное строение атома
Цель работы: исследовать рассеяние электронов на атомах; определить резонансные частоты и длины волн фотонов. Построить структуры спектров.
Приборы и принадлежности: установка для определения резонансного потенциала методом Франка и Герца ФПК – 02, карандаш, линейка, калькулятор, миллиметровая бумага.
Таблица заданий
Задание 1
Uс-к, В |
0 |
1,4 |
3,3 |
5,2 |
7,8 |
10,1 |
11,5 |
12,8 |
16,5 |
I, дел |
0 |
7 |
9 |
12 |
10 |
7 |
2 |
8 |
13 |
Задание 2
Uс-к, В |
0 |
1,2 |
3,1 |
5,0 |
7,6 |
9,8 |
11,4 |
12,6 |
17 |
I, дел |
0 |
5 |
7 |
12 |
11 |
9 |
2 |
7 |
14 |
Задание 3
Uс-к, В |
0 |
1,1 |
12,7 |
16,5 |
20,8 |
23 |
25,4 |
27,5 |
30 |
I, дел |
0 |
2 |
8 |
13 |
10 |
5 |
6 |
10 |
15 |
Задание 4
Uс-к, В |
0 |
5 |
7,6 |
9,8 |
11,4 |
12,6 |
17 |
27,5 |
30 |
I, дел |
0 |
8 |
11 |
9 |
2 |
7 |
14 |
18 |
16 |
Задание 5
Uс-к, В |
0 |
1 |
2 |
4,9 |
5 |
6,2 |
7,4 |
8,6 |
9,8 |
I, дел |
0 |
1,8 |
3,0 |
4,0 |
3,8 |
3,2 |
3,7 |
4,0 |
4,6 |
Задание 6
Uс-к, В |
0 |
1,2 |
2,1 |
4,1 |
10,8 |
14,7 |
23,2 |
29,7 |
32,4 |
I, дел |
0 |
0,8 |
0,6 |
2,0 |
0,6 |
2,2 |
1,2 |
2,4 |
1,6 |
Задание 7
Uс-к, В |
0 |
1,4 |
2,5 |
4,6 |
10,6 |
14,6 |
23,5 |
30,0 |
36,1 |
I, дел |
0 |
0,75 |
0,5 |
1,9 |
0,65 |
2,25 |
1,25 |
2,5 |
1,4 |
Задание 8
Uс-к, В |
0 |
0,8 |
2 |
4,9 |
5,2 |
6,6 |
7,7 |
8,6 |
9,8 |
I, дел |
0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
3,2 |
3,7 |
4,0 |
4,6 |
Задание 9
Uс-к, В |
0 |
1,4 |
2,5 |
4,6 |
10,6 |
14,5 |
23,5 |
30,0 |
36,1 |
I, дел |
0 |
0,8 |
0,5 |
1,8 |
0,6 |
2,3 |
1,3 |
2,5 |
1,4 |
Задание 10
Uс-к, В |
0 |
1,2 |
2,4 |
4,8 |
10,8 |
15 |
23,5 |
30,0 |
36,1 |
I, дел |
0 |
0,8 |
0,45 |
1,8 |
0,6 |
2,4 |
1,2 |
2,5 |
1,4 |
Теоретическая часть выполняется обучающимся самостоятельно [5, с. 43].
Экспериментальная часть
Описание экспериментальной установки
Общий вид экспериментальной установки показан на рис. 1.
Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки ФПК 02
Принцип действия установки состоит в получении на экране осциллографа (1) зависимости анодного тока газонаполненной лампы от напряжения катод-сетка UKC при фиксированном напряжении анод-сетка с последующим измерением напряжения в характерных точках.
В состав устройства входят объект исследования (2) и устройство измерительное (3). Объект исследования устанавливается в штативе и соединяется с устройством измерительным при помощи кабеля. Объект исследования выполнен на базе манометрической лампы ПМИ-2, заполненной криптоном. Лампа помещена в металлический корпус, на основании которого имеется стойка для установки её в штатив. Устройство измерительное выполнено в виде конструктивно законченного изделия. На передней панели корпуса (3) расположены органы управления (ручки «НАКАЛ», «ГРУБО» и «ТОЧНО»), табло индикации напряжения катод-сетка и выходы для подключения осциллографа (1) и его синхронизации.
На задней стенке устройства измерительного расположены сетевой выключатель, сетевой шнур, предохранители, клемма заземления и разъем для подключения объекта исследования.
Принцип работы установки. С генератора пилообразного напряжения на объект исследования подаются импульсы амплитудой примерно 40 В. Кроме того, на объект исследования подается также регулируемое напряжение накала UH и запирающее напряжение U3an, которые обеспечивают нормальный режим работы лампы. Анодный ток лампы iа устройством измерительным преобразуется в напряжение пропорциональное току и подается на вход осциллографа. На экране осциллографа отображается зависимость iа от напряжения UKC. Устройство измерительное при этом формирует на экране осциллографа маркер, который можно перемещать по экрану осциллографа при помощи ручек «ГРУБО» и «ТОЧНО». При наведении маркера на интересуемые точки отображаемого графика происходит совпадение опорного напряжения и мгновенного пилообразного напряжения, что позволяет измерять напряжение UKC, с помощью цифрового измерителя напряжения.
Принципиальная электрическая схема установки показана на рис. 2.
Рис. 2. Электрическая схема установки ФПК 02
2. Порядок выполнения расчетно-графической работы
1. Данные измерения UС-К, приведенные в заданиях, заносим в таблицу совместно с записью полученных данных по силе тока (табл. 1).
Таблица 1
UC-K, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
Потенциал возбуждения |
|
|
|
|
|
|
|
|
i, дел |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Постройте на основании данных таблицы график зависимости ia = f (UСК).
3. Из
полученного графика определите частоту
ω
излучения
светового кванта при переходе
,
и т.д., а также длину волны соответствующих
спектральных линий
.
4. Построить схему расположения полученных спектральных линий. В каком диапазоне длин волн они находятся?
5. Сделать вывод по проделанной работе.