Лабораторный практикум / 2-ая физическая лаборатория / Электричество / 60 - Опыт Франка-Герца / Филиппов

3

Филиппов Владимир Геннадьевич,

III курс, 11 группа

Опыт Франка и Герца.

Цель работы: определить первый потенциал возбуждения ртути.

Франк и Герц поставили свои опыты с целью определения потенциалов ионизации разных атомов при бомбардировке их разогнанными в электрическом поле электронами. Пройдя в электрическом поле разность потенциалов U электрон первоначально не обладающий кинетической энергией, приобретает её в количестве

Значение U, достаточное для ионизации газа, U_i носит название ионизационного потенциала.

Свои опыты Франк и Герц начали с паров ртути. Вопреки ожиданиям они нашли вместо одного определённого потенциала ионизации целый ряд критических потенциалов. Самый высокий потенциал 10,4 В они охарактеризовали как потенциал ионизации атомов ртути, все остальные критические потенциалы — как потенциалы возбуждения атомов ртути.

Экспериментальная часть работы.

Для определения первого потенциала возбуждения атомов ртути в данной работе используется схема, приведённая на рис. 1.

Данные измерений.

1. Зависимость тока коллектора от потенциала сетки при различных напряжениях V₂.

a) V₂=1,9 В.

V1, B	0,0	1,92 ±0.10	2,40 ±0.11	2,94 ±0.11	3,04 ±0.12	3,42 ±0.12	3,70 ±0.12	4,52 ±0.12	4,80 ±0.12	5,24 ±0.13
IK, ´10-8A	0,0	0,55 ±0.025	0,80 ±0.025	1,15 ±0.025	1,30 ±0.025	1,83 ±0.025	2,45 ±0.025	3,71 ±0.025	3,83 ±0.025	3,45 ±0.025

6,24 ±0.13	8,20 ±0.14	9,04 ±0.15	9,46 ±0.15	9,84 ±0.15	10,00 ±0.15	10,60 ±0.15	11,46 ±0.16	12,14 ±0.16	12,40 ±0.16	13,70 ±0.17	14,80 ±0.17
2,75 ±0.025	3,40 ±0.025	3,90 ±0.025	4,20 ±0.025	4,40 ±0.025	4,48 ±0.025	4,66 ±0.025	4,60 ±0.025	4,40 ±0.025	4,35 ±0.025	4,58 ±0.025	4,80 ±0.025

б) V₂=2,3 В.

V1, B	0,0	2,40 ±0.11	2,80 ±0.11	3,50 ±0.12	3,80 ±0.12	4,00 ±0.12	4,40 ±0.12	4,90 ±0.12	5,62 ±0.13	6,50 ±0.13
IK, ´10-8A	0,0	0,28 ±0.025	0,45 ±0.025	1,15 ±0.025	1,90 ±0.025	2,20 ±0.025	2,90 ±0.025	3,33 ±0.025	2,60 ±0.025	2,00 ±0.025

7,90 ±0.14	8,50 ±0.14	9,20 ±0.15	10,00 ±0.15	10,60 ±0.15	11,30 ±0.16	12,40 ±0.16	13,20 ±0.17	14,04 ±0.17	15,00 ±0.18
2,25 ±0.025	2,65 ±0.025	3,10 ±0.025	3,80 ±0.025	4,15 ±0.025	4,25 ±0.025	3,93 ±0.025	3,98 ±0.025	4,15 ±0.025	4,40 ±0.025

в) V₂=2,7 В.

V1, B	0,0	3,00 ±0.12	3,70 ±0.12	4,80 ±0.12	5,80 ±0.13	6,30 ±0.13	7,60 ±0.14	9,00 ±0.15	10,00 ±0.15	11,00 ±0.16
IK, ´10-8A	0,0	0,35 ±0.025	1,30 ±0.025	3,25 ±0.025	2,65 ±0.025	2,15 ±0.025	2,05 ±0.025	2,70 ±0.025	3,50 ±0.025	3,98 ±0.025

11,60 ±0.16	13,00 ±0.17	13,80 ±0.17	15,34 ±0.18
3,95 ±0.025	3,58 ±0.025	3,65 ±0.025	3,90 ±0.025

Строим графики зависимости коллекторного тока от потенциала на сетке.

Первый потенциал возбуждения V_Возб=10,80 — 4,80=(6,00±0,15) В.

Первый потенциал возбуждения V_Возб=11,10 — 4,90=(6,20±0,15) В.

Первый потенциал возбуждения V_Возб=11,20 — 4,90=(6,30±0,15) В.

Найдём среднее значение потенциала возбуждения: V_{возб. ср.}=(6,16±0,12) В.

2. Зависимость тока коллектора от потенциала сетки при полярности V₂ , обратной указанной на схеме.

V₂=2,0 В.

V1, B	0,0	12,40 ±0,16	14,00 ±0,17	15,40 ±0,18	16,60 ±0,18	17,50 ±0,19	18,80 ±0,19	19,70 ±0,20
IK, ´10-9A	0,0 ±	0,40 ±0,025	0,85 ±0,025	1,15 ±0,025	1,45 ±0,025	1,65 ±0,025	2,05 ±0,025	2,35 ±0,025