atom_lab_2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

«ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «ЧелГУ»)

Физический факультет

Кафедра физики

отчет

по лабораторной работе №2

Тема: Опыты Франка и Герца

ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ
Агеев А.А.
Академическая группа	ФФ-304	Курс	3
(подпись) « » 2024г.
ПРОВЕРИЛ
Воронин Д.С.
ОЦЕНКА:
(подпись) « » 2024г.

Челябинск

2024

Цель работы: На опыте убедиться в дискретном характере уровней энергии атомных систем.

Общие сведения.

В лабораторной работе используется лампа, наполненная неоном – инертным газом. В основном состоянии атома оболочки с квантовыми числами n = 1 и n = 2 полностью заполнены. При возбуждении атома, например, электронным ударом ближайшая к основному группа состояний 3s имеет главное квантовое число n = 3, орбитальное квантовое число L = 0. На рисунке (ниже) приведен фрагмент схемы электронных уровней атома неона. В группе состояний 3s - четыре состояния с энергиями от 16.619 эВ до 16.848 эВ, различающиеся величиной момента количества движения. Следующая группа возбужденных состояний отстоит от нижней примерно на 1.7 эВ. В ней электрон имеет орбитальное квантовое число L = 1. Энергии десяти уровней этой группы лежат в диапазоне от 18.382 эВ до 18.996 эВ. Спонтанные переходы из состояний второй группы в состояния первой сопровождаются излучением с длинами волн 540 – 744 нм (видимый диапазон).

Рис. 1 - Энергии первых возбужденных состояний атома неона

Рис. 2 - Установка для проведения опыта Франка и Герца.

В лаборатории используются два модуля: держатель неоновой лампы (изображен слева на рисунке) и измерительный блок (в центре).

Рис. 3 - Включение неоновой лампы в опыте Франка и Герца.

Лампа наполнена неоном при давлении примерно 100 Па. В стеклянной трубке 4 электрода. Управляющий электрод G1 расположен в непосредственной близости от катода K; ускоряющая сетка G2 установлена на большем расстоянии; собирающий электрод A вблизи сетки. Катод подогревается. Роль сетки G1 состоит в уменьшении влияния пространственного заряда на вид измеряемой вольтамперной характеристики. Небольшая разность потенциалов (единицы вольт) U1, прикладываемая между катодом и первой сеткой, создает электрическое поле, эффективно удаляющее электроны из прикатодной области. В следствии этого число электронов, попадающих в пространство между сетками G1 и G2 практически не зависит от напряжения U2.