Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- lab3:теория_33 [2019/04/03 14:42] – root_s
+++ lab3:теория_33 [2026/09/04 06:04] (текущий) – внешнее изменение 127.0.0.1
@@ Строка 29: / Строка 29: @@
 происходить как в результате поглощения фотона (радиационные
 переходы), так и в результате столкновения с другими частицами
-(безизлучательные
+(безызлучательные
 или релаксационные
 переходы).
-Безизлучательные переходы в возбужденное состояние могут
+Безызлучательные переходы в возбужденное состояние могут
 происходить, в частности, под действием электронного удара –
 столкновения движущихся свободных электронов с неподвижными
@@ Строка 46: / Строка 46: @@
 эмитируемые
 катодом
-тиратроном,
+тиратрона,
 приобретают под действием ускоряющего поля в пространстве
 катод --- сетка кинетическую энергию $W_к = eU_{СК}$, где $U_{СК}$ ---
 разность потенциалов сетка--катод. Сетка и анод тиратрона
 находятся почти под одинаковым потенциалом (разность
-потенциалов между сеткой и анодом $U_{СА} = R_1 I_e \lee U_{СК}$, где $I_e$ ---
+потенциалов между сеткой и анодом $U_{СА} = R_1 I_e \ll U_{СК}$, где $I_e$ ---
 ток электронов). В пространстве сетка --- анод электроны
 испытывают многократные столкновения с атомами газа,
@@ Строка 57: / Строка 57: @@
 Проследим за изменением анодного тока тиратрона по мере
-роста ускоряющего напряжения U СК . Если энергия электронов
+роста ускоряющего напряжения $U_{СК}$. Если энергия электронов
 меньше энергии возбуждения первого уровня атомов газа
-( W К < ∆ W 10 ), происходят только упругие соударения. Так как
+$(W_К < \Delta W_{10})$, происходят только упругие соударения. Так как
 масса электрона много меньше массы атома, электроны при этом
 изменяют
@@ Строка 66: / Строка 66: @@
 сохраняя
 практически
-неизменной ее величину. Преодолев разность потенциалов U СА ,
+неизменной ее величину. Преодолев разность потенциалов $U_{СА}$,
 электроны попадают на анод.
-Если энергия электрона равна энергии возбуждения какого-
+Если энергия электрона равна энергии возбуждения какого-либо из уровней атома, удар происходит неупругий, так как часть
-либо из уровней атома, удар происходит неупругий, так как часть
+кинетической энергии расходуется на возбуждение атома.
-кинетическая энергии расходуется на возбуждение атома.
 Электроны, претерпевшие соударение, теряют всю свою энергию и
-не могут преодолеть задерживающий потенциал анода. На вольт-
+не могут преодолеть задерживающий потенциал анода. На вольт-амперной характеристике это выглядит, как уменьшение анодного
-амперной характеристике это выглядит, как уменьшение анодного
+тока с образованием провала, как изображено на рисунке
-тока с образованием провала, как изображено на Рис.3.3.2.
+{{ :lab3:332.png?400 |Вольт-амперная характеристика тиратрона}}
 Аналогично, провалы будут появляться при энергии электронов
 равной энергиям других уровней возбуждения.
 Можно наблюдать провалы при напряжениях кратных
-второму потенциалу возбуждения атома, или при напряжении
+второму потенциалу возбуждения атома, или при напряжениях
 равных сумме первого и второго потенциалов возбуждения.
 Однако экспериментальная методика при этом должна быть
@@ Строка 87: / Строка 86: @@
 При неупругом соударении электронов с атомами газа
 может произойти не только возбуждение, но и ионизация атома.
+Для
+реализации
+режима
+ионизации
+необходимо
+ускоряющий потенциал сетки увеличить до значения,
+соответствующий потенциалу ионизации атома. Тогда в процессе
+соударения появляются вторичные свободные электроны и
+положительно заряженные ионы. Двигаясь под действием поля к
+катоду, ионы нейтрализуют часть пространственного заряда.
+Вследствие
+этого
+термоэлектронный
+ток
+значительно
+увеличивается и происходит резкий рост анодного тока (участок
+AB на рисунке).
+Таким образом, зависимость электронного тока от
+величины ускоряющего напряжения сетки позволяет определить
+потенциалы возбуждения и ионизации атомов.
+Измерение потенциалов возбуждения и ионизации также
+можно произвести на установке, схема которой изображена на рисунке
+{{ :lab3:333.png?400 |Схема установки для измерения потенциалов
+возбуждения и ионизации}}
+Ускоряющее напряжение в пространстве сетка --- катод
+создает выпрямитель с цифровой установкой напряжения. Анод
+тиратрона
+находится
+под
+отрицательным
+напряжением
+относительно катода. Поэтому электроны не могут попасть на анод
+и собираются сеткой, сеточный ток измеряется миллиамперметром.
+Возбужденные атомы, возвращаясь в основное состояние,
+излучают кванты света. Попадая на анод тиратрона, эти кванты
+вызывают фотоэффект, выбивая электроны. Фотоэлектронный ток
+анода (теперь этот электрод следовало бы называть фотокатодом)
+измеряется чувствительным гальванометром (предел измерения $0,1$
+мкА) или цифровым наноамперметром. При достижении
+потенциала ионизации атомов газа положительные ионы
+нейтрализуют пространственный заряд электронов у катода, что
+приводит к резкому возрастанию тока сетки. Чтобы не испортить
+тиратрон или миллиамперметр в цепи сетки, нужно установить на
+источнике ускоряющего напряжения предельный ток $30 - 40$ мА.
+Таким образом, потенциалы возбуждения и ионизации четко
+фиксируются на зависимостях сеточного и анодного токов
+тиратрона от напряжения между сеткой и катодом:
+{{ :lab3:334.png?300 |Зависимость сеточного I_c и анодного I_a токов
+тиратрона от напряжения сетка--катод U_c}}
+Погрешность их связана в основном с контактной разностью
+потенциалов между катодом и сеткой.
+Назад к [[lab3:lab3|описанию]] лабораторных работ "Электрический ток в газах и жидкостях"
+или далее к описанию [[:lab3:эксперимент33|эксперимента]]