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: E max =A=d q=2,2 B. 1, Дж = 3, Дж E max = mV 2 /2 => V 2 =2d q/m V 2 = 2. 3, /9, = 0, м\с V=8, 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, /1, =1,

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

m ϑ 2 /2 = eU 1

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=i 0 exp(-(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 i 0 – (eU)/(kT). Так как ln(i 0 )=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.