Опис роботи лабораторної установки

Для визначення потенціалу збудження та іонізації використовується установка, схема якої показана на малюнку. Як основний елемент, у якому здійснюється ударне збудження й іонізація атомів газу, використовується тиратрон-тріод із катодом накалювання, наповнений аргоном. Катод служить джерелом термоелектронів. Анод лампи виготовлено як світлочутливий фотоелемент із зовнішнім фотоефектом. Між катодом і сіткою створюється прискорююче поле. Прискорююча напруга регулюється регулятором напруги і виміряється вольтметром. Між катодом і анодом тиратрона гальванічним елементом створюється затримуюче електричне поле. Це поле гальмує термоелектрони, які пройшли через сітку і вони не долітають до анода. Для вимірювання струму в анодному колі тиратрона використовується чутливий гальванометр Г. Величина струму накалювання катода установлюється реостатом R і вимірюється амперметром.

Збільшення сіткової напруги призводить до збільшення кінетичної енергії термоелектрона і тоді наступають такі процеси.

1. Коли енергія електронів недостатня для збудження атомів інертного газу, у балоні лампи відбуваються пружні зіткнення електронів з атомами. Під дією прискорюючої напруги, електрони рухаються до сітки й міліамперметр у колі сітка-катод покаже деяку величину струму . В анодному колі струм буде відсутній.

2. Коли кінетична енергія електронів стане достатньою для збудження атомів інертного газу, вони, повертаючись в основний стан, випромінюють електромагнітні хвилі. Випромінювання попадає на анод і викликає фотоефект. Фотоелектрони електричним полем джерела спрямовуються від анода до сітки, створюючи анодний струм , величину якого фіксує гальванометр Г.

Напруга між сіткою й катодом, при якій виникає фотострум в анодному колі тиратрона, дорівнює потенціалу збудження атома газу .

3. Коли кінетична енергія прискорених електронів досягає величини, обумовленої формулою (8) відбувається іонізація газу. Електрони, що утворилися в результаті іонізації, рухаються до сітки тиратрона. Додатні іони, утворені у проміжку катод-сітка, також ідуть до катода, а іони, утворені у проміжку сітка-анод, - до сітки. Крім указаного, потрібно зазначити, що іонізовані атоми є також і збудженими. У результаті одночасно різко зростають катодний і анодний струми .

Потенціал, при якому одночасно різко зростає анодний й сітковий струми, є потенціалом іонізації газу .

Хід виконання роботи

1. Не включаючи джерел струму, зібрати схему згідно малюнка.

2. Підключити джерело живлення кола накалювання катода. Прогріти лампу протягом 2-3 хв.

3. Установити на виході випрямляча струму кола сітка-катод напругу 25...30 В і подати її на реостат .

4. Підключити джерело постійної напруги , приєднавши його позитивний полюс до катода.

5. Збільшуючи за допомогою напругу U на сітці на 0,4 В в інтервалі О...20 В, зафіксувати щоразу величину сіткового струму і анодного струму , тобто зняти залежність і . Результати вимірів занести в таблицю

Обробка результатів вимірювання

1. На міліметрівці побудувати графік залежності сіткового струму від напруги .

Практично визначається як абсциса, що відповідає перетинанню двох дотичних, проведених до початкової й кінцевої частини кривої .

2. За графіком залежності визначити потенціал іонізації , як напругу, що відповідає різкому зростанню сіткового струму .

Практично визначається як абсциса, що відповідає перетинанню двох дотичних, проведених до початкової й кінцевої частини кривої .

Потенціал іонізації може бути також визначений, як абсциса точки на графіку , похідна в якій, має найбільше значення. Для розрахунку похідної можна скористатися програмою прикладної математики.

3. На міліметрівці побудувати графік залежності анодного струму від сіткової напруги .

4. За графіком залежності визначити величину потенціалу збудження , як напруги на сітці тиратрона, при якій з'являється анодний струм .

Практично визначається як абсциса, що відповідає перетинанню дотичної, проведеної до кінцевої частини кривої та осі абсцис.

5. Розрахувати частоту випромінювання збудженого атома

,

де й і відповідну їй довжину хвилі .

1. Обчислити довірчу границю похибки результату виміру довжини хвилі.

2. Проаналізуйте одержані результати і висновки запишіть до протоколу.