Файл: Лабник 2015.doc

Рис. 5. 6. Лабораторная установка для проведения опыта Франка- Герца: 1 - Трубка для определения критического потенциала возбуждения атомов с заполнением гелия или неона; 2 - Держатель электровакуумных приборов; 3- Блок управления для трубок определения критического потенциала атомов (230 В, 50/60 Гц); 4- Источник питания 0-20 В, 0-5 А (230 В, 50/60 Гц); 5- Универсальный цифровой измерительный прибор Р3340 ( параллельно с ним может подключаться USB-осциллограф;) 7- Держатель батарейки, обеспечивающей сдвиг потенциала на кольце коллектора.

Рис. 5. 7. Лабораторная установка для проведения опыта Франка - Герца: принципиальная схема

Рис. 5. 8. Вид импульса напряжения, выдаваемого на трубку блоком управления с частотой 20 Гц: Y1 – сигнал на канале 1 осциллографа; Y2 – канал 2 (обогрев катода не включен)

Рис. 5. 9. Лабораторная установка для проведения опыта Франка - Герца: схема электрических подключений

5.4. Порядок проведения эксперимента

Включите источник питания, убедившись, что напряжение накала нити () равно нулю. Медленно увеличивайте до интервала 1.5 – 2.6 В. В большинстве экспериментов на этом устройстве напряжение накала было установлено на уровне 2.6 В.

Внимание: Ни в коем случае не должно превышать 3.0 В, так как это может привести к повреждению трубки!

Прежде чем проводить непосредственно измерения, необходимо провести следующие подготовительные действия:

- Откройте на компьютере программное обеспечение осциллографа DSO-1052-USB(1.1.0.17);

- Выберите канал 1, нажав на кнопку CH1 на правой стороне окна;

- Для этого канала выставите диапазон сигнала в 50mV, DC и "x1";

- Выберите канал 2, нажав на кнопку меню CH2;

- Аналогично каналу 1, выберите диапазон сигнала в 1.00 V, DC и "x1";

- Нажмите кнопку TRIG MENU и выберите режим AUTO;

- Установите горизонтальную скорость развертки (sec / div) 4.00 ms.

- На блоке управления с помощью преподавателя выставьте V_min = 0 В, V_max = 50 В. На экране осциллографа должен получиться график, как показано на рис. 5.10, где зависимость тока коллектора от напряжения соответствует рис. 5.4.

- Аналогичным образом проведите детальное исследование первой группы пиков тока коллектора, выставив V_min = 0 В, V_max = 20 В.

- Когда вид получающихся зависимостей тока коллектора и ускоряющего напряжения от времени будут удовлетворительны, следует сохранить их с помощью пункта меню file в окне осциллографа.

Рис. 5.10. Вид экрана осциллографа при проведении эксперимента на гелии

5.5. Порядок обработки результатов эксперимента

1. По полученным графикам определить значения ускоряющих напряжений диодной пушки, соответствующих пикам тока коллектора.

2. Рассчитать кинетическую энергию ускоренных электронов с учетом сдвига потенциала.

3. Соотнести наблюдаемые в эксперименте пики тока коллектора с соответствующими уровнями возбуждения атома гелия. Сравнить полученные результаты с известными данными по энергии возбужденных уровней гелия, приведенных в таб. 5.1 и на рис. 5.1.

5.6. Отчет о работе

Отчет о работе, предъявляемый при защите работы, должен содержать следующее.

1. Описание установки и используемых методов обработки экспериментальных данных.

2. Экспериментальные данные.

3. Результаты обработки экспериментальных данных в виде таблиц и графиков.

4. Выводы по проведенной экспериментальной работе (насколько хорошо/плохо согласуются полученные результаты с известными данными).

5.7. Контрольные вопросы

1. Чем вызван тот факт, что энергетические уровни электронов в атоме дискретны?

2. При какой энергии электронов их столкновения с атомом являются упругими, а при каких – неупругими?

3. Как в лабораторной установке создается пучок электронов и как регулируется его энергия?

4. Для чего в установке к кольцу коллектора подводится электрический потенциал? Какого знака должен быть этот потенциал?

5. Какими причинами вызываются пики тока коллектора на осциллограмме рис. 5.10?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 592 с.

2. Методы исследования плазмы. Под ред. В. Лохте-Хольтгревена. М.: Мир, 1971. 552 с.

3. О.А. Синкевич, И.П. Стаханов, Физика плазмы. М.: Москва. Высшая школа. 1991. 119с.

4. А.М. Семенов, О.А. Синкевич, Спектральные методы измерения температуры низкотемпературной плазмы. Эффект Холла. М.: МЭИ. 1990. 44 с.

5. Грим Г. Спектроскопия плазмы. М.: Атомиздат, 1969. 452 с.

6. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. М.: Наука, 1972. 375 с.

7. Wiese W.L., Smith M.W., Miles B.M. Atomic transition probabilities. – 1969 V. II. – NSRDS-NBS 22. – USA.

8. R.A. Millikan. On the elementary electrical charge and the avogadro constant. //Physical review. No. 2, 1913, P. 109.

9. A. Franklin. Millikan’s Oil-Drop Experiments. // The c h e m i c a l educator. 1997. VOL . 2 , N . 1 . P.14. (h t t p : / / j o u r n a l s . s p r i n g e r - n y . c o m / c h e d r).

10. The Franck-Hertz Experiment (Critical Potentials). https://www.ucd.ie

11. The Franck-Hertz Experiment Required background reading. Tipler, Llewellyn, section 4-5. http://www.phys.vt.edu.

12. Лабораторный практикум по физике 3В Scientific. с. 212. (www.3bscientific.ru).

ОГЛАВЛЕНИЕ