Изучение ряда физических явлений с помощью электронных ламп

1. Изучение ряда физических явлений с помощью электронных ламп

2. Работа состоит из трех частей: определение заряда электрона в учебном эксперименте, термоэлектронная эмиссия, определение энергии возбуждения и ионизации атомов. • Поставленные задачи: ознакомление с историческим источником, уяснение физики вопроса; сборка, наводка, создание специальной установки для исследования соответствующего элемента.

3. Термоэлектронная эмиссия

4. В результате разогрева катода электроны приобретают энергию достаточную, чтобы преодолеть поверхностный барьер и покинуть катод. Поскольку вылетающие из катода электроны имеют разную кинетическую энергию, они удаляются от катода на различные расстояния и вокруг катода возникает облако электронов

5. Цепь для изучения эффекта термоэлектронной эмиссий • электронная лампа 6Н3П (в диодном включении – сетка лампы соединена с анодом) на панели, вольтметр, лабораторный реостат на 500 Ом, источник электропитания со стабилизированным напряжением до 12В, миллиамперметр, амперметр.

6. Электронная лампа 6Н3П • Обозначения: • а1 - анод первого триода, а2 - анод второго триода, с1 - сетка первого триода, с2 - сетка второго триода, к1 - катод первого триода, к2 - катод второго триода, э - экран, п - подогреватель катода.

11. График зависимости силы тока эмиссии от величины тормозящего напряжения между катодом и анодом.

12. Результаты: 1) Определим максимальное значение кинетической энергий и скорости электронов, вылетающих их катода при установленной температуре накала. Из полученный результатов видно, что «запирающее» напряжении равно 2,2 В, следовательно, максимальная кинетическая энергия термоэлектронов: Emax=A=djq=2,2 B . 1,6.10-19Дж = 3,52 . 10-19Дж Emax = mV2 /2 => V2 =2djq/m V2 = 2. 3,52 . 10-19/9,1 .10-31 = 0,77 . 1012 м\с V=8,7 .105 м\с 2) Определим полное число электронов, вылетающих из катода за 1 с при отсутствий тормозящего напряжения. Считая что в созданий тока эмиссий участвуют все электроны, вылетевшие из катода, получаем : I = eN/t, откуда следует N = It/e => N = 1,7 . 106/1,6 . 10-19=1,06 . 1025

13. 1.2. Определение энергии возбуждения и ионизации атомов

14. Цепь для определения энергии возбуждения и ионизации атомов А – анод С – сетка К – катод V1 – ускоряющее напряжение V2 – тормозящее напряжение G – гальванометр

15. Электронная лампа ТГ1 - 0,1/0,3 2, 7 – подогрев 3 – анод 5 – сетка 8 - катод

16. mϑ2/2 = eU1

18. Определение заряда электрона путем учебного эксперимента.

19. Опыт Милликена

20. 6Х2П(Двойной диод с подогревным катодом)

21. Сбор установки.

22. Расчеты. Зависимость силы тока от отрицательного анодного напряжения имеет вид: I=i0exp(-(eU)/kT). Мы осуществили экспериментальную проверку данной формулы, воспользовавшись собранной схемой цепи, и убедились в справедливости данной формулы.

23. Расчеты. Прологарифмировав выражение(1), мы получили Ln i= ln i0 – (eU)/(kT). Так как ln(i0)=const, то Ln i=const – (eU)/(kT). График зависимости ln I от анодного напряжения U представляет собой прямую линию. Тангенс угла наклона ее к оси абсцисс tg ф=e/kT. Определив по графику угол ф и измерив температуру электронного газа вычисляют заряд электрона по формуле: e=kT tgф.

24. Расчеты. • R=R0(1+at), • R0=R1/(1+at1). • t=(R- R1+Rat1)/R1a.

25. Заключение В итоге все поставленные нами задачи были выполнены и мы добились желаемых результатов. В ходе работы мы преодолели ряд трудностей, таких как поиск подходящей лампы и правильная работа приборов, мы выяснили, что при точных измерениях не стоит пользоваться современными электронными приборами, такими как мультиметр, а лучше использовать советскую технику.