Изучение ряда физических явлений с помощью электронных

ламп

• 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.

• Термоэлектронная эмиссия

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

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.

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.

График зависимости силы тока эмиссии от величины

тормозящего напряжения между катодом и анодом.

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=dq=2,2 B . 1,6 . 10-19 Дж = 3,52 . 10-19 Дж Emax = mV2 /2 => V2 =2dq/m

V2 = 2. 3,52 . 10-19/9,1 . 10-31 = 0,77 . 1012 м\сV=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

• 1.2. Определение энергии возбуждения и ионизации атомов

Цепь для определения энергии возбуждения и ионизации атомов

А – анод

С – сетка

К – катод

V1 – ускоряющее напряжение

V2 – тормозящее напряжение

G – гальванометр

2, 7 – подогрев

3 – анод

5 – сетка

8 - катод

Электронная лампа ТГ1 - 0,1/0,3

mϑ2/2 = eU1

Определение заряда электрона путем учебного эксперимента.

Опыт Милликена

6Х2П(Двойной диод с подогревным катодом)

Сбор установки.

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.

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.

Расчеты.

• R=R0(1+at),

• R0=R1/(1+at1).

• t=(R- R1+Rat1)/R1a.

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.