Методичка по физике.Лабораторные работы

ускоряющего напряжения устанавливается двумя ручками “Uуск“. (6 - грубая регулировка и 5 - плавная регулировка) и измеряется мультиметром, подключенным к соответствующим гнездам. В положении ““ ускоряющее напряжение изменяется по пилообразному закону. Если при этом с гнезд “X” и “Y” подать сигналы на соответствующие входы осциллографа, то на экране получится исследуемая характеристика лампы - зависимость анодного тока от ускоряющего напряжения. Рекомендуемые коэффициенты отклонения по обеим осям осциллографа - 1 В/деление. Если осциллограф не имеет входа “X”, представление о виде характеристики даст обычная осциллограмма сигнала “Y”.

Для включения модуля нужно вставить разъем шнура сетевого питания в гнездо на задней стенке модуля, подключить шнур питания к сети 220 В и поднять ручку тумблера “Сеть ”.

9.4 Безопасность труда

В работе используются модуль “Опыт Франка и Герца” и осциллограф, которые подключаются к сети переменного тока напряжением 220 В. Приборы должны быть надежно заземлены. По окончании работы необходимо выключить приборы и отсоединить их от сети.

9.5Подготовка к работе

9.5.1На панели модуля (см. рисунок 9.4) установите регулировочные ручки в следующие положения:

−ручки регулировки тока накала 7 (“IН”), задерживающего

напряжение 4 (“Uзад”), ускоряющего напряжения плавно 5 (“Uуск”),

ускоряющего напряжения грубо 6 (“Uуск”) поверните против часовой стрелки до упора (поставьте в крайнее левое положение);

−тумблер управления измерением анодного тока “ИМП/НЕПР” - в положение “НЕПР”;

−тумблер режима измерений ““ - в положение ““;

−тумблер выбора ламп “Л1/Л2” - в положение “Л1”, если

исследуется лампа с наполнением гелием He, или “Л2”, если исследуется лампа с наполнением неоном Ne1.

9.5.2 В блоке усилителя “БУ” осциллографа установите ручку “Вольт/см”

вположение 0,2 В/см, ручку “Калибровка чувствительности” − в положение “×10”; в блоке развертки “БР” ручку переключателя рода работы в положение “Вход X” (для подачи напряжения внешней развертки).

9.5.3 Подключите модуль и осциллограф к сети.

1 Выбор наполнения лампы задается преподавателем

111

9.6 Порядок выполнения работы

9.6.1Включите тумблером “Сеть” модуль.

9.6.2Для контроля тока накала, который осуществляется измерением

напряжения на резисторе Rн (гнезда 14-13), подключите эти гнезда модуля к мультиметру 2(гнезда 15-16). Значение измеренного напряжения в вольтах

равно значению тока в амперах. Плавно увеличивая ток накала ручкой 7 (“IН” на рисунке 4) до 1.00–1,35 А, наблюдайте появление свечения нити накала лампы.

9.6.3Подайте сигналы “X” с клемм 12-11 и “Y” с клемм 10-11 модуля

“Опыт Франка и Герца” на соответствующие входы осциллографа.

Таблица 9.1 – Результаты эксперимента и вычислений

9.6.4 Переведите тумблер режима измерений ““ в положение “”. Снимите вольтамперную характеристику лампы. Для этого, плавно

изменяя ускоряющее напряжение ручками 5 и 6 (“Uуск”) от нулевого

значения до 45 В с интервалом 1 В (значение Uуск фиксируйте по мультиметру 2 на гнездах 11-13 модуля), следите за изменениями анодного

112

тока IA по стрелочному измерительному прибору2 3, зарегистрируйте его максимумы и минимумы. Данные измерений запишите в таблицу 9.2.

Таблица 9.2 – Результаты измерений зависимости IA=f(Uуск)

спаду анодного тока (см. рисунок 9.5), и соответствующие им значения ускоряющих напряжений U1 и U2 . Занесите найденные значения токов и напряжений в таблицу 9.1.

9.6.6 Рассчитайте первый (“резонансный”) потенциал возбуждения атомов газа, заполняющего лампу, как разность ускоряющих напряжение

U2 и U1:

ϕ1в =U 2 −U1

и занесите его значение в таблицу 9.1.

9.6.7 Оцените расхождение полученного результата для первого потенциала возбуждения ϕ1ви табличных значений: гелий – 21,6 В, неон

–16,6 В.

9.6.8Сделайте выводы.

9.7 Контрольные вопросы

9.7.1Какие столкновения называются упругими, неупругими?

9.7.2Что такое потенциал возбуждения атома, первый (“резонансный”) потенциал возбуждения?

2 Предел шкалы прибора – 100 мкА. (Напряжение на приборе пропорционально анодному току IА, коэффициент пропорциональности 0,1 В/мкА: максимальное напряжение 10 В соответствует току 100 мкА).

113

9.7.3Как взаимосвязаны потенциалы возбуждения атома и длины волн, наблюдаемые в линейчатом спектре атома?

9.7.4Какова цель опыта Франка и Герца?

9.7.5Поясните наблюдаемую в опыте зависимость тока анода от ускоряющего напряжения катод-сетка.

9.7.6Каков состав лабораторного комплекса ЛКК-2М?

9.7.7Поясните назначение органов управления лабораторного комплекса ЛКК-2М.

9.7.8Какова методика определения первого потенциала возбуждения при помощи комплекса ЛКК-2М?

Литература

1Савельев И. В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов:

В5-ти томах. Т. 4.– М.: Наука, 1998. −256 с.

2Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики. - М.: Высшая

школа, 1970.− 448 с.

3 Лабораторный комплекс ЛКК-2М “Опыт Франка и Герца”: Паспорт и техническое описание. − М.: НТЦ “ВЛАДИС”, 1998.− 8 с.

114