попилообразномузакону(развёртка)счастотой15-20Гц.Потенциаланодаотносительносеткиустанавливаетсяотрицательнымспомощьюисточниказадерживающегонапряжения3.Значениеэтогонапряжениярегулируетсявпределахот0 до б В ручкой со шкалой на панели модуля. Для измерения анодноготока измеряют падение напряжения на резисторе R,включённом последовательносанодом.Отметим,чтоизмеряемыепараметры,как правило, выводятся на измерительные приборы не непосредственно, апосле их обработки электронной схемой. Однако наиболее важное дляконечного результатаускоряющеенапряжениеU_усквыводитсянагнездопанели модуля напрямую. Вмодуле размещены две лампы, наполненные различными газами.Дляихпоочерёдногоисследованияанодыисеткилампсоединены параллельно и подключены к измерительнойсистеме,анитинакалавключеныпоследовательно,приэтомоднаизнихзакорочена,исоответствующаялампанеработает.Выборлампыпроизводитсятумблером"Л1/Л2"напереднейпанелиблока.Наполнение ламп указано в разделе "Состав изделия".Номер лампы инаполнениеуказанытакжевнадписи нацоколелампы. Виднапереднююпанельмодуля"ОпытФранкаиГерца"приведён на рисунке 3.Исследуемыелампы видны в окне 8.Стрелочныйизмерительный прибор (поз. 3) измеряет анодный ток I_A, предел шкалыприбора - 100 мкА.Ручка "U_ЗАД" (поз.4) устанавливает значениезадерживающего напряжения в соответствии с надписями на шкале, расположенной вокруг ручки. На гнездо "U_УСК" (поз.13) выведено ускоряющеенапряжение.Значения U_ЗАД и U_УСК измеряются мультиметром

---

на соответственно обозначенных гнёздах относительно общего проводасхемы,выведенногонадвагнезда".." (поз.11).На гнездо "Y" (поз.10) выведено напряжение, пропорциональноеанодному току I_A (коэффициент пропорциональности 0,1 В/мкА,максимальноенапряжение10 Всоответствуеттоку100 мкА).Нагнездо"X"(поз.12)выведенонапряжение,пропорциональное ускоряющемунапряжениюU_УСК(коэффициентпропорциональности0,1,максимальномунапряжению10Всоответствуетускоряющее напряжение100В).Контроль тока накала осуществляется измерением напряжения нарезистореR_H=1,00Оммеждугнёздами"I_H"и"U_УСК".Значениеизмеренногонапряженияввольтахравнозначениютокавамперах.Тумблер "ИМП/НЕПР"управляет режимом измерения анодноготока.В положении "НЕПР" ток накала лампы постоянен,аизмерениеанодного тока производится непрерывно.Вследствие падения напряжения на нити накала (в нашей установке это 4-6 В)дляэлектронов,вылетевших из разных точек нити накала (она же - катод), ускоряющиенапряжениябудутразличными,чтоприведётк"размазыванию"изучаемой в опыте вольтамперной характеристики - зависимости токаанодаотускоряющегонапряжениякатод - сетка.Этонежелательноеявлениеустраняетсяспомощьюимпульсногорежимаизмерений.Вположении "ИПМ" ток накала периодически отключаетсянакороткоевремя(25мкс),в течение этого времени производится измерениеанодноготока,затемток накалавосстанавливается.Рисунок 7 - Панель модуля "Опыт Франка и Герца''.Ход работы :

1. 
   Произвели подключение прибора к сети. Сигналы "X" и "Y" поданы на соответствующие входы осциллографа (коэффициент отклонения 1 В/дел.). Если осциллограф не имеет входа "X", представление о виде характеристики даст осциллограмма сигнала "Y". Ручку регулировки тока накала повёрнута против часовой стрелки до упора. Тумблер режима измерений поставлен в положение "_^V.". Мультиметром контролируется ток накала.
   
2. 
   Включён прибор тумблером "СЕТЬ". На экране осциллографа появилась горизонтальная линия - вольтамперная характеристика в отсутствие анодного тока. Плавно увеличивая ток накала до 1,0 - 1,3 А, произведено наблюдение появления свечения нити накала лампы и вместе с этим - появление анодного тока на характеристике. Подбирая ток накала и задерживающее напряжение, получена характеристику типа приведённой на рисунке 7. Рекомендуемое значение первого максимума анодного тока I_{MAX 1} составляет 30-50 мкА (3-5 В на выходе "Y"), первого минимума - 0-20 мкА.
   

---

Рисунок 7 - Вольтамперная характеристика.

3. 
   Первый ("резонансный") потенциал возбуждения атомов газа, заполняющего лампу, определяется в установке как разность ускоряющих напряжений U₁ и U₂, соответствующих первому и второму спаду анодного тока. Потенциал наиболее быстрого спадания тока определяется по среднему току, значение которого находится посередине между токами максимума и минимума:
   

(4)

4. 
   Значения U₁ и U₂ оцениваются по шкале осциллографа. Напряжение 1 В на выходе "X" соответствует 10 В ускоряющего напряжения. Плавно изменяя ускоряющее напряжение ручкой “U_УСК“, проследили изменения анодного тока, зафиксировали его максимумы и минимумы, установили среднее значение тока и определили соответствующие значения ускоряющего напряжения, данные записали в таблицу 1.
   

Значения первых потенциалов Ф1 возбуждения инертных газов:Гелий – 21,6 В Аргон – 11,5 ВНеон – 16,6 В Ксенон – 8,3 В Криптон – 9,9 ВТаблица 1 - Таблица значений.

Лампа 1	Лампа 2	U1, В	U2, В	Uср1, В	Uср2, В	dU1, В	dU2, В
1	1	23	21	22,26	19,40	1,04	1,43
2	2	21	20
3	3	22,3	19
4	4	22	19
5	5	23	18

Значения рассчитывались по следующим формулам:(5)

---

(5’) (6)(6’)(2,8 – коэффициент Стьюдента для 5 измерений) К U₁ Ближе всего потенциал Гелия(U_таб =21,6 В):К U₂ Ближе всего потенциал Неона(U_таб =16,6 В):Вывод: В ходе лабораторной работы нами были обнаружены дискретные уровни энергии атомов ,а также получено значение потенциалов для ламп: U₁± ∆U=22,26 ± 1,04ВU₂± ∆U=19,40 ± 1,43 В. Сравнивая полученные экспериментальные данные с теоретическими, и учитывая доверительные интервалы, мы не можем определить, какие инертные газы находятся в лампах. Вероятней всего, это связано с маленькой точностью шкалы делений осциллографа. Исходя из экспериментальных данных, можно предположить, что в первой лампе находится Гелий (относительная погрешность δ₂=3,06%), а во второй находится Неон (относительная погрешность δ₂=16,87%).Литература

1. 
   Детлаф, А. А. Курс физики : учеб. пособие / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М. : Академия, 2008. – 718 с.
   
2. 
   Савельев, И. В. Курс общей физики : в 5 т. / И. В. Савельев. – СПб. : Лань, 2011. – Т. 5. – 352 с. Шпольский Э. В., Атомная физика т.1, т.2
   

---

Смотрите также файлы

• Новости Галерея.pptx

• Билет 1 Предмет химии. Вещества и их свойства. Рассчитайте относительную молекулярную массу серной кислоты H2s билет 2.docx

• Большие проблемы малого бизнеса в россии.doc

• Задача Рассчитать сумму налога и заполнить декларацию по усн 6 ип.docx

• Сравнение внутреннего и внешнего аудитов, указав на различия и сходства между внешним и внутренним аудитами.docx