лаба3.09

Выберите для поля «Mode» значение «automatic control». Установите в поле «Parameters» значения рабочих напряжений из следующих диапазонов (см. раздел «Техника безопасности»):

U H (7,0 ÷ 7,5 Â )

U 2 (7,5 ÷ 9,0 Â )

U 3 (2,0 ÷ 2,5 Â )

Рекомендованное значение параметра «End voltage U 1 » – 99,00V .

После задания рабочих напряжений следует внимательно проверить их значения на принадлежность к рабочим диапазонам.

3. Начните измерение, последовательно нажав на кнопку «Continue» в окне ввода параметров и на кнопку «Start measurement» в окне «Franck-Hertz experiment (FHE)-measuring». Дождитесь окончания записи ВАХ (продолжительность процесса составляет около 20 ñ ).

4. После записи ВАХ приступайте к ее математической обработке непосредственно в программе «PHYWE Measure». Сначала рекомендуется выполнить операцию сглаживания полученной зависимости для уменьшения влияния шума на определение координат экстремумов ВАХ. Для этого выберите в меню программы в разделе «Analysis» пункт «Smooth». Установите для поля «Channel» значение «into new measurement». Для регулятора «Smoothing» рекомендуется выбирать крайне правое положение – «strong».

5. На сглаженной зависимости выполните процедуру нахождения экстремумов с помощью функции «Curve analysis» из пункта меню «Analysis». Установите для поля «Search for» только значение «extrema». Для получения наглядной формы представления результатов активизируйте check-box «Visualize results». После нажатия на кнопку «Calculate» программой будет выполнен расчет положений экстремумов (минимумов и максимумов) на ВАХ. Если программа не обнаруживает на зависимости начальные экстремумы, уменьшите значение параметра «Tolerance», установив соответствующий регулятор в крайнее левое положение «low» и повторите расчет. Запишите значения координат всех обнаруженных экстремумов U m с точностью до сотых долей вольта в рабочую таблицу.

6. Повторите измерения 2–3 раза при различных допустимых значениях одного из напряжений U 2 , U 3 èëè U H . Для каждой серии

заполните отдельный экземпляр рабочей таблицы.

21

U 1MAX = ... Â ;		U H = ... Â ;		U 2 = ... Â ; U 3 = ... Â ;
¹		U m , Â		δU m = U m −U m −1 , Â

Максимумы ВАХ

1

2

3

…

Минимумы ВАХ

1

2

3

…

EÂÎÇÁ = δU m ± , ýÂ

При записи ВАХ обратите внимание на пространственное распределение свечения внутри разрядной трубки.

7.Завершив измерения, остановите программу «PHYWE Measure» и выключите компьютер. Перед отключением блока управления убедитесь, что на разрядную трубку не подаются напряжения (светодиод над кнопкой «5» выключен). Обесточьте блок управления тумблером на задней панели.

8.Вычислите энергию возбуждения атома неона как разность между двумя соседними экстремумами ВАХ одного и того же типа. Рассчитайте величину погрешности по формулам обработки результатов многократных прямых измерений.

9.Сравните полученное значение с данными, приведенными в разделе «Электронная структура атома неона».

22

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Запишите законы сохранения энергии и импульса для упругого столкновения электрона и атома. Получите самостоятельно выражение для максимальной доли энергии, передаваемой атому при упругом ударе. Сколько процентов она составляет в случае атома неона?

2.Оцените величину длины свободного пробега электрона в неоне при

давлении 103 Ïà и комнатной температуре.

3.Возможно ли проведение опыта Франка-Герца в молекулярных газах ?

4.Что такое контактная разность потенциалов?

5.Схематически изобразите в рабочем протоколе распределение электрического потенциала в четырехэлектродной разрядной трубке.

ЛИТЕРАТУРА

1.Сивухин Д.В. Общий курс физики // Учеб. пособие в 5 т. М., ФИЗМАТЛИТ, Изд-во МФТИ, 2002. Т. 5 Атомная и ядерная физика

2.Поль Р.В. Оптика и атомная физика. М., Наука, 1966, С. 335-356

3.Bohr N. În the Constitution îf Àtîms ànd Ìîlåñulås. // Ðhil. Ìàg. 1913, 26, ð. 1-25 (перевод Бор Н. Избранные научные труды в 2 т. М., Наука, 1970, т.1, С. 84)

4.Герц Г. Из первых лет квантовой физики // УФН. 1977. 122. Вып. 3. С. 497–511. (http://www.ufn.ru/ufn77/ufn77_7/Russian/r777d.pdf)

5.Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991, С. 805

6.Райзер Ю.П. Физика газового разряда: Учеб. руководство. М., Наука, 1992, С. 32–39.

7.Смирнов Б.М. Возбужденные атомы. М., Энергоиздат, 1982.

8.http://www.phywe.de

23

Коробков Максим Петрович

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ВОЗБУЖДЕНИЯ АТОМА НЕОНА. Опыт Франка-Герца.

Методические указания к лабораторной работе

	Редактор:
	Компьютерная верстка:	М.П.Коробков
	Лицензия ЛР № 020593 îò 07.08.97
Печать произведена с оригинал-макета предоставленного автором
Подписано в печать		Формат
Печать офсетная.	Óñë. ïå÷. ë.	Ó÷.-èçä. ë.	Тираж
Заказ		Ñ

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Издательство СПбГПУ,

член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт–Петербурга. Адрес университета и издательства:

195251, Санкт–Петербург, Политехническая, 29.