Результаты измерений и вычислений.

Цель работы.

Определение потенциалов возбуждения атомов. Демонстрация существования дискретных уровней энергии.

 

Схемы опытов.

Модуль "Определение потенциалов возбуждения атомов" позволяет изучать параметры газа, наполняющего трехэлектродную лампу (манометрическая ДМИ-2 с инертным газом при давлении 1-3 мм.рт.ст.). Устройство лампы показано на рисунке 1. Нить накала 1 одновременно является катодом лампы. Сетка 2 выполнена в виде спирали, навитой вокруг нити накала. Вокруг сетки расположен цилиндрический анод 3. Стеклянный баллон лампы 4 установлен на цоколе 5. Контакты катода и сетки выведены на ножки цоколя, анод соединен с колпачком на баллоне лампы.

 

Рисунок 1. Устройство лампы.

Рисунок 2. Схема включения лампы.

Рисунок 3.Вид на переднюю панель.

 

Схема включения лампы (см. рис.2) воспроизведена на лицевой панели модуля. Регулируемый источник 1 тока накала позволяет установить ток, при котором получается удобная для измерений вольтамперная характеристика лампы. Между катодом и сеткой включен источник 2 ускоряющего напряжения. При снятии характеристик в ручную (по точкам) напряжение этого источника регулируется ручкой на панели модуля. Для получения характеристик на экране осциллографа этот источник переводится в режим, при котором его напряжение изменяется по пилообразному закону (развертка) с частотой 15-20 Гц. Потенциал анода относительно сетки устанавливается отрицательным с помощью источника задерживающего напряжения 3. Значение этого напряжения регулируется в пределах от 0 до 6 В ручкой со шкалой на панели модуля. Для измерения анодного тока измеряют падение напряжения в на резисторе RA, включенном последовательно с анодом. Отметим, что измеряемые параметры, как правило, выводятся на измерительные приборы не непосредственно, а после их обработки электронной схемой. Однако наиболее важное для конечного результата ускоряющее напряжение выводится на гнездо панели модуля напрямую.

В модуле размещены две лампы, наполненные различными газами. Выбор лампы производится тумблером "Л1/Л2" на передней панели блока.

Вид на переднюю панель модуля " Определение потенциалов возбуждения атомов " приведен на рис.3. Исследуемые лампы видны в окне 8

Стрелочный измерительный прибор (поз.З) измеряет анодный ток , предел шкалы прибора - 100 мкА. Ручка " " (поз.4) устанавливает значение задерживающего напряжение в соответствии с надписями на шкале, расположенной вокруг ручки. На гнездо " " (поз. 13) выведено ускоряющее напряжение.

 

Значения " " и " " измеряются мультиметром на соответственно обозначенных гнездах относительно общего провода схемы, выведенного на два гнезда ".." (поз. 11).

На гнездо "Y" (поз. 10) выведено напряжение, пропорциональное анодному току (максимальное напряжение 10 В соответствует току 100 мкА). На гнездо "X" (поз. 12) выведено напряжение, пропорциональное напряжению " " (максимальному напряжению 10 В соответствует ускоряющее напряжение 100 В). Контроль тока накала осуществляется измерением напряжения на резисторе Ом между гнездами " "и " ". Значение измеренного напряжения в вольтах равно значению тока в амперах.

 

Рабочие формулы.

1) , - ток, находится по графику.

2) - потенциал возбуждения атомов газа, заполняющего лампу

 

Результаты измерений и вычислений.

Результаты измерений

 

U,В	-2,7	1,1		1,5	3,3	6,9	10,8	13,6		15,4	17,2	17,9	18,2
I, А			10,5

U,B	19,8	20,5	22,2	23,9	27,4	32,6	33,4	36,9	39,1	40,6	43,1
I,A

 

= 74,1

= 153,9

 

=79,8

Погрешности

Из формул , можно получить погрешность , , а затем оценить погрешность .

 

 

Вывод.

В ходе проделанной лабораторной работы мы смогли корректно найти потенциал возбуждения атомов, который равен 14 В., наша вольт амперная характеристика оказалась смещенной в лево по сравнению с идеальной кривой, это связано с тем что мы проводили реальный опыт. Так как у нас это смещение равно 3,4 В. Дело в том, что в ускоряющих трубках с горячим катодом катод и анод сделаны из различных металлов и поэтому между ними существует некоторая контактная разность потенциалов. Эта разность ускоряет электроны даже при отсутствии приложенного извне напряжения. Погрешности в измерениях допустимые, они связаны с несовершенством приборов.