3 Лабораторная работа / 3-Лабораторная работа (Физика)_4 / Лабораторная работа1AF

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу "Общая физика"

ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БОЛЬЦМАНА

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА

ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ МЕТАЛЛА В ВАКУУМ

Преподаватель Студента группы 0-362-20а

___________ / Васильев Н.Ф. / __________ /. /

___________2003 г. 22 июня 2003 г.

Томск 2003

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью настоящей работы является изучение распределения Больцмана на примере исследования температурной зависимости тока термоэлектронов, а также определение работы выхода электронов из металла в вакуум.

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

С хема экспериментальной установки приведена на рис.2.1. Первичная обмотка трансформатора Т питается от сети переменного тока напряжением 220 В. Вторичная обмотка подключена к диодному мосту VD, выпрямленное напряжение с которого подается на накальную спираль электронной лампы Л.

Регулировка тока накала производится сопротивлением R, движок управления которым выведен на лицевую панель установки. На этой же панели расположен миллиамперметр ИП1. Определение температуры катода осуществляется по величине тока накала I_Н, измеренного миллиамперметром ИП1, с помощью градуировочной кривой. Для измерения тока I_A термоэлектронов, попадающих на анод, служит микроамперметр ИП2, включенный в анодную цепь. Прибор ИП2 также расположен на лицевой панели установки.

Суть эксперимента заключается в измерении зависимости анодного тока I_A от тока накала I_Н .

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Работа выхода электрона из металла (в Дж):

E = -k a, (3.1)

где k - постоянная Больцмана;

a - угловой коэффициент линеаризованного графика

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ.

Экспериментальные данные и результаты их обработки представлены в таблице.

Таблица 1

Результаты прямых и косвенных измерений

	1	2	3	4	5	6	7
IН(мА)	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90
IA(мкА)	13	18	25	33	44	59	77
T(К)	1059	1086	1116	1143	1171	1200	1228
ln IA	2,56495	2,89037	3,21888	3,49651	3,78419	4,07754	4,34381
1/T	0,0009443	0,0009208	0,0008961	0,000875	0,000854	0,0008333	0,0008143

Результаты измерений тока накала и температуры катода отображены графически на рис.4.1.

Вычислим значения lnI_A и 1/Т и занесем их в таблицу 1.

Нанесем экспериментальные точки на график (рис.4.2) в координатах lnI_A и 1/Т и проведем интерполирующую прямую.

Как видно из графика экспериментальные точки, нанесенные на график укладываются на прямую в пределах погрешности измерений.

Произведем сравнение этой прямой и с уравнением и определим работу Е выхода электронов из металла, рассчитав a - угловой коэффициент линеаризованного графика.

a=∆y/∆x= -13683,5

Е=18883,2*10^-23 Дж

Таким образом работа выхода электронов из металла составила 18883,2*10^-23 Дж и является величиной положительной.

5. ВЫВОДЫ

В результате проделанной лабораторной работы на экспериментальной установке мы провели исследования температурной зависимости тока термоэлектронов в системе металл-вакуум.

На примере практического исследования температурной зависимости тока термоэлектронов убедились в справедливости закона распределения Больцмана. Произведя сравнение интерполирующей прямой с ее уравнением определили работу выхода электронов из металла в вакуум.

6. Контрольные вопросы.

(изучение распределения Больцмана и определение работы выхода электронов из металла в вакуум).

1. Что называется распределением Больцмана?

Распределение Больцмана – это зависимость концентрации частиц газа от их потенциальной энергии во внешнем поле. (или стр 63с)

2. Сколько значений потенциальной энергии частиц реализуется в экспериментальной установке, применяемой в данной работе?

В данной работе потенциальная энергия частиц имеет два значения.

3. Представить распределения Больцмана графически и указать на графике область изменения параметров системы в данной работе.

Кривая, описывающая распределение

Больцмана по потенциальной энергии

4. Что общего и в чём различия распределений Больцмана и Максвелла?

	Максвелл	Больцман
общее	нахождение вероятности каждого микросостояние системы равновесного идеального газа; для чистого одноатомного газа эта задача сводится к поиску шести функций
различия	трёх функций распределения скоростей молекулы (vx, vy, vz).	трёх функций распределения координат молекулы (x, y, z).

5. Какова физическая причина существования работы выхода электронов из металла? Что было бы, если бы работа выхода равнялась нулю и была отрицательной?