атомная физика на английском. Методическое пособие по лабораторному практикуму Атомная физика часть 1 для студентов 3 5 курсов физического факультета

• Название: Методическое пособие по лабораторному практикуму Атомная физика часть 1 для студентов 3 5 курсов физического факультета
• Анкор: атомная физика на английском
• Дата: 09.08.2022
• Размер: 0.88 Mb.
• Имя файла: phys_atom.doc
• Тип: Методическое пособие; #643011
• страница: 4 из 8

3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТАНОВКИ

1. 
   Принцип работы установки состоит в получении на экране осциллографа зависимости анодного тока I_a газонаполненной лампы (триода с подогревным катодом) от напряжения катод – сетка U_кс при фиксированном напряжении анод – сетка с последующим измерением напряжения в характерных точках.
   
2. 
   В состав устройства входят объект исследования и устройство измерительное. Объект исследования устанавливается в штативе и соединяется с устройством измерительным при помощи кабеля.
   
3. 
   Объект исследования выполнен на базе манометрической лампы ПМИ – 2, заполненной криптоном. Лампа помещена в металлический корпус, на основании которого имеется стойка для установки ее в штатив.
   
4. 
   Устройство измерительное выполнено в виде конструктивно законченного изделия. На передней панели корпуса расположены органы управления (ручки НАКАЛ, ГРУБО и ТОЧНО), табло индикации напряжения катод – сетка и выходы для подключения осциллографа и его синхронизации.
   
5. 
   На задней стенке устройства измерительного расположены сетевой выключатель, сетевой шнур, предохранители, клемма заземления и разъем для подключения объекта исследования.
   
6. 
   Установка работает следующим образом.
   

С генератора пилообразного напряжения на объект исследования подаются импульсы амплитудой примерно 40 В. Кроме того на объект исследования подается также регулируемое напряжение накала U_нк и запирающее напряжение U_зап , которые обеспечивают нормальный режим работы лампы. Анодный ток лампы I_a устройством измерительным преобразуется в напряжение пропорциональное току и подается на вход осциллографа. На экране осциллографа отображается зависимость I_a от напряжения U_кс .

Устройство измерительное при этом формирует на экране осциллографа маркер, который можно перемещать по экрану осциллографа при помощи ручек ГРУБО и ТОЧНО. При наведении маркера на интересуемые точки отображаемого графика, происходит совпадение опорного напряжения и мгновенного пилообразного напряжения, что позволяет измерять напряжение U_кс с помощью цифрового измерителя напряжения.
4. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ

1. 
   К работе с установкой допускаются лица, ознакомленные с ее устройством, принципом действия и знающие правила техники безопасности при работе с напряжением до 1000 В.
   
2. 
   Перед началом работы с установкой необходимо убедиться, что она заземлена.
   
3. 
   В установке имеется опасное для жизни напряжение, поэтому при эксплуатации необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности:
   

• 
  перед включением в сеть убедиться в исправности сетевых шнуров;
  
• 
  замену любого элемента производите только при отключенном от сети соединительном шнуре;
  
• 
  при наладке и измерениях пользуйтесь надежно изолированным инструментом и пробниками.
  

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. 
   Установите на осциллографе развертку 5 ms/дел. и усиление 0,5 В/см.
   
2. 
   Включите осциллограф и установите развертку луча в центре экрана.
   
3. 
   Включите устройство измерительное, при этом должен засветиться объект исследования. Выдержать лампу во включенном состоянии в течение времени не менее 10 мин. Для установления рабочего режима лампы.
   
4. 
   Отрегулируйте синхронизацию осциллографа для получения устойчивой картины на экране.
   

Примечание: в случае искажения осциллограммы отрегулируйте ее при помощи ручки НАКАЛ устройства измерительного.

5. 
   С помощью ручек ГРУБО и ТОЧНО перемещайте маркер по осциллограмме,
   

совмещая левый край маркера с характерными точками (минимумами или максимумами) и произведите измерения U_кс по индикатору устройства измерительного.

6. 
   По полученной зависимости анодного тока I_а от ускоряющей разности потенциалов U_кс определите значение первого критического потенциала.
   

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. 
   В чем состоит идея опыта Франка и Герца?
   
2. 
   Что происходит при упругих и неупругих столкновениях электронов с атомами?
   
3. 
   Чем определяется критический потенциал возбуждения атомов?
   
4. 
   Какие требования накладываются на схему по наблюдению явления возбуждения резонансного уровня атома?
   
5. 
   Объясните, на каких участках кривой рис.2 имеют место упругие и на каких – неупругие столкновения электронов с атомами?
   
6. 
   С какой целью на коллектор подается задерживающее напряжение и из каких соображений оно выбирается?
   
7. 
   Как проявляется контактная разность потенциалов в опыте Франка и Герца?
   

ПРИЛОЖЕНИЕ

РЕКОМЕНДОВАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ И КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕВОДА

Величина	Символ	Значение
Скорость света в вакууме	c	2.99792458108ms-1
Магнитная проницаемость вакуума	0	410-7Hm-1
Диэлектрическая постоянная вакуума, 1/0с2		8.854187817…10-12Fm-1
Элементарный заряд (протона)	e	1.60217733(49)10-19C
Гравитационная постоянная	G	6.67259(85)10-11Nm2kg-2
Унифицированная атомная единица массы	mu	1.6605402(10)10-27kg
Массы покоя:
электрона	me	9.1093897(54)10-31kg
	me/mu	5.48579903(13)10-4
протона	mp	1.6726231(10)10-27kg
	mp/mu	1.007276470(12)
	mp/me	1836.152701(37)
нейтрона	mn	1.6749286(10)10-27kg
	mn/mu	1.008664904(14)
Энергия эквивалентная массе покоя:
электрона, mec2/(e/C)		0.51099906(15)Mev
протона, mpc2/(e/C)		938.27231(28)Mev
нейтрона, mnc2/(e/C)		939.55663(28)Mev
Постоянная Планка	h	6.6260755(40)10-34Js
h/2		1.05457266(63)10-34Js
Постоянная Ридберга, 02mee4c3/8h3	R	1.0973731534(13)107m-1
Постоянная тонкой структуры, 0e2c/2h		7.29735308(33)10-3
(0e2c/2h)-1	-1	137.0359895(61)
Энергия Хартри, 2Rhc	Eh	4.3597482(26)10-18J
Радиус Бора, h2(0c2mee2)	a0	5.29177249(24)10-11m
Радиус элетрона, 0e2/(4me)	re	2.81794092(38)10-15m
Комптоновская длина волны:
электрона, h/mec	C	2.42631058(22)10-12m
протона, h/mpc	C,p	1.32141002(12)10-15m
нейтрона, h/mnc	C,n	1.31959110(12)10-15m
Постоянная Авогадро	L, NA	6.0221367(36)1023mol-1
Постоянная Фарадея	F	9.6485309(29)104Cmol-1
Молярная газовая постоянная	R	8.314510(70)JK-1mol-1
Постоянная Больцмана, R/L	k	1.380658(12)10-23JK-1
Постоянная Стефана - Больцмана		5,67051(19)10-8Wm-2K-4
Первая постоянная излучения, 2hc2	c1	3.7417749(22)10-16Jm2s-1
Вторая постоянная излучения, hc/k	c2	1.438769(12)10-2mK
Магнетон Бора	B	9.2740154(31)10-24JT-1
Ядерный магнетон	N	5.0507866(17)10-27JT-1
Гиромагнитное отношение протона	p	2.67522128(81) 108s-1T-1
	p/2	4.2577469(13)107HzT-1
		 JT-1
		
Квант магнитного потока, h/2e	0	2.0678346(61)10-15Vs
Магнитный момент электрона	e	9.2847701(31)10-24 JT-1
в магнетонах Бора	e/B	1.001159652193(10)
Магнитный момент протона	p	1.41060761(47)10-26JT-1
в магнетонах Бора	p/B	1.521032202(15)10-3