Исследование эффекта Рамзауэра с помощью тиратрона
В данной работе эффект Рамзауэра исследуется с помощью тиратрона ТГ3-0,1/0,3, наполненного ксеноном при низком давлении. Геометрия электродов и их расположение приведено на рис. 4 между катодом К и анодом А расположены две сетки в виде пластин с прорезями параллельными катоду и аноду.
Рис. 4. Вид и расположение электродов тиратрона
Если
обе сетки соединить, и между ними и
катодом приложить ускоряющее напряжение,
которое регулируется потенцоиметром
и измеряется вольтметром
(рис. 5), то ускоренные электроны после
прохождения первой сетки будут двигаться
с постоянной скоростью до второй сетки
и попадут на анод.
Рис. 5. Схема установки для исследования эффекта Рамзауэра
На
своем пути электроны претерпевают
упругие столкновения с атомами ксенона.
Чем больше рассеяние, теи меньше анодный
тое (измеряемый микроамперметром
),
поскольку рассеянные электроны попадают
на сетки и поглощаются ими. Изменяя
ускоряющее напряжение, можно построить
вольтамперную характеристику анодного
тока, подобную изображенной на рис. 6.
Очевидно, эта характеристика представляет
собой обращенную зависимость величины
рассеяния электронов от их энергии
(рис. 2), т. е. максимум при энергии
соответствует Рамзауэровской прозрачности
ксенона, а минимум
- максимальному рассеянию.
Рис. 6. Зависимость анодного тока от энергии электронов в тиратроне, наполненном ксеноном.
Крутой
излом при увеличении напряжения свыше
связан с началом ионизации атомов
электронными ударами.
В работе необходимо снять вольтамперную характеристику тиратрона, с ее помощью определить критические значения энергии электронов и и по формулам (8) и (5) рассчитать глубину и ширину потенциальной ямы.
Для этого:
Подключить установку к сети (рис. 5)
Прогреть 10 мин.
Изменяя ускоряющее напряжение
через 0,2 В с помощью потенциометра
измерить соответствующие значения
силы тока
(в делениях).Данные занести в таблицу 1
Таблица 1
№ |
1 |
2 |
3 |
… |
, В |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
… |
, дел |
|
|
|
|
Построить график зависимости силы тока от ускоряющего напряжения , В.
По графику определить критические значения энергии электронов и (см. рис. 6).
По формулам (8) и (5) рассчитать глубину (в эВ) и ширину потенциальной ямы.
Литература
Т. И. Трофимова “Курс физики”, М., 1990, параграфы 156, 172, 174, 213, 219, 221.
Контрольные вопросы
Волновые свойства микрочастиц
Длина волны Де-Бройля
Вывод формулы (8)
Эффект Рамзауэра и его исследование с помощью тиратрона