Цель. Изучение неупругих столкновений электронов с атомами. Определение энергии ионизации атома ртути. Применение постулатов Бора к атомным явлениям.
Принципиальная схема установки.
Рис.1. Принципиальная схема установки.
Ртутный тиратрон представляет собой трёхэлектродную лампу, из которой выкачан воздух и внутрь введена капелька ртути. Оксидный подогреваемый катод К находится внутри экранирующего цилиндра Э с круглым отверстием в верхней крышке. Сетка С выполнена в виде полого цилиндра, ось которого перпендикулярна к эмитирующей поверхности катода. Анод А в форме открытого снизу короткого цилиндра крепится в верхней части тиратрона на одной оси с сеткой и катодом. Такая конструкция электродов приводит к тому, что на вольтамперную характеристику тиратрона оказывают влияние не все неупругие столкновения электронов, а лишь те из них, которые приводят к ионизации атомов ртути.
Рис.2. Устройство ртутной лампы.
Расчетные формулы
Преобретенная кинетическая энергия атома по отношению к энергии электрона
»
»
(1)
Ход работы.
Будем наблюдать свечение ртутной лампы. Определим потенциал ионизации атома ртути осциллографическим методом.
Осциллограммы имеют следующий вид.
— наблюдается пропадание свечения.
Теперь будем изменять напряжение в тиратроне — светящаяся область увеличивается при увеличении напряжения и уменьшается при его уменьшении.
Построим ВАХ тиратрона.
Таблица 1
Результаты измерений напряжения и силы тока в тиратроне.
|
|
|
|
|
|
0 | 0 |
| 0 | 0 |
|
5 | 2 | 0,301029996 | 1 | 1 | 0 |
10 | 4 | 0,602059991 | 2 | 2 | 0,301029996 |
15 | 6 | 0,77815125 | 3 | 3 | 0,477121255 |
20 | 8 | 0,903089987 | 5 | 5 | 0,698970004 |
25 | 10 | 1 | 6 | 6 | 0,77815125 |
26 | 10,4 | 1,017033339 | 7 | 7 | 0,84509804 |
27 | 10,8 | 1,033423755 | 28 | 28 | 1,447158031 |
28 | 11,2 | 1,049218023 | 48 | 48 | 1,681241237 |
29 | 11,6 | 1,064457989 | 74 | 74 | 1,86923172 |
30 | 12 | 1,079181246 | 96 | 96 | 1,982271233 |
Построим график ВАХ в линейном масштабе и логарифмическом.
Рис.3. ВАХ тиратрона в линейном масштабе.
Рис.4. ВАХ тиратрона в логарифмическом масштабе.
На основании полученных графиков определяем потенциал ионизации ртути.
Определим энергию ионизации атома ртути, умножив значение потенциала на заряд электрона.
Вывод. В предложенной лабораторной работе изучили устройство ртутной лампы. Определили потенциал ионизации ртути осциллографическим методом и с помощью ВАХ тиратрона. Рассчитали энергию ионизации атома ртути и оценили максимальную долю энергии, передаваемую атому электроном при упругом столкновении.