Сызганбаева С. А
Тақырыбы: Франк және герц тәжірибелері. Дәрістің мақсаты
жүктеу/скачать 1.63 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Негізгі сұрақтар
- Әдебиеттер тізімі
- Қысқаша дәріс
| Тақырыбы: Франк және герц тәжірибелері.
Дәрістің мақсаты: инертті газ атомдарын электрондармен қоздыру процесін зерттеу, бірінші қоздыру потенциалын өлшеу. Негізгі сұрақтар: Франк пен Герц тәжірибелеріне кіріспе және олардың тарихи контексті. Экспериментті орнату және оның негізгі элементтеріне сипаттама беру. Алынған нәтижелер және оларды талдау. Франк пен Герц тәжірибелерінің кванттық механиканың дамуы үшін маңызы. Франк және Герц тәжірибелерінің практикалық қолданылуы. Қорытынды. Әдебиеттер тізімі: Вигнер Э. Прикладная квантовая механика. - М.: Наука, 1975. - 552 с. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика. - М.: Наука, 1974. - 688 с. Қысқаша дәріс Атомдардың иондану потенциалдарын өлшеу мақсатында қойылған Д. Франк және Г.Герц тәжірибелері Бор постулаттарын экспериментальды растап берді. Сурет 3.1 Франк – Герц тәжірибесінің схемасы Осы тәжірибелерде электр өрісімен үдетілген электрондар зерттелетін газ арқылы өткізілген. Газ атомдарымен соқтығысқанда атомдар белгілі энергия мәні бар, негізгі күй энергиясынан үлкенірекб, қозған, жаңа күйлерге ауыса алады. Осы жағдайда, егер атомның энергетикалық деңгейлері дискретті болса, онда электрондардың кинетикалық энергиясы, газ атомын қоздыруға жететін, қайсыбір ең кіші (min) шамадан кіші болмауы тиіс. Тәжірибе схемасы 3.1-суретте кескінделген.Шамның К катоды мен С торы арасында тұрақты электр өрісі жасалған. Қыздырылған катод шығаратын электрондар электр өрісінде үдетіледі және шамды толтырып тұрған сиретілген біратомды газ атомдарымен соқтығысып, С торға қарай бағытталады. Франк және Герц өздерінің тәжірибелерінде зерттелетін газ ретінде сынап буын пайдаланған. 23 Егер атомға ұшып келіп соғылатын электронның энергиясы атомды қоздыру үшін жеткілікті үлкен болмаса, онда тек серпімді соқтығысулар мүмкін болады, ал осы жағдайда электрон іс жүзінде энергиясын жоғалтпайды. К катод пен С тор арасындағы потенциалдар айырымын өсіргенде электронның энергиясы өседі де атомдарды қоздыру үшін жеткілікті болады. Серпімсіз соқтығысуларда ұшып келетін электронның кинетикалық энергиясы атомның электронына беріледі де оны жоғарырақ энергетикалық деңгейге ауыстырады. Электрондар тор арқылы өткеннен кейін бұлардың энергиясы кемиді, олар жинаушы электрод-анодқа жету үшін ~0,5В потенциалдық тосқауылдан өтуі тиіс. Анодтың тоғы оған 1 секундта түсетін электрон санына пропорционал және ол миллиамперметрмен өлшенеді. Тордың потенциалын өсіргенде шамдағы ток вакуумдық диодтағы жағдайға ұқсас үштен екі заңы бойынша артады(3.2-сурет). Сурет 3.2 Термоэлектрондық эмиссияның вольтамперлік сипаттамасы Бірақта қанығу пайда болмайды, өйткені электрон энергиясы серпімсіз соқтығысулар үшін жеткілікті болатындықтан, бұлардан кейін электрондардың бір бөлігі өзінің энергиясын толықтай дерлік жоғалтады да С тор мен А анод арасындағы кідірткіш потенциалдық тосқауылдан өте алмайтын болады. Осы процестің салдары ретінде – вольтамперлік сипаттамадағы токтың кемуі байқалады(3.2-сурет). 24 Тордың потенциалын бұдан ары қарай өсіргенде серпімсіз соқтығыстарға қатысқан электрондар жаңадан энергия жинап және потенциалдық тосқауылдан өте алады да вольтамперлік сипаттамадағы токтың жаңадан қайтадан өсуіне үлес қосатын болады. Ескеретін нәрсе, кідірткіш өрісті жеңуге, электронның серпімді соқтығысуларда өзгеретін толық жылдамдығы емес электрон жылдамдығының тек бойлық құраушысы үлес қосады. Бұл I(U) тәуелділігінің және қисықтағы максимумдардың кіші энергиялар жағына қарай қайсыбір ығысуын туғызады.Сонымен, анод тоғының тор – катод кернеуіне тәуелділігі қисығына бірінші қоздырылған күй энергиясына тең бір–бірінен ∆U қашықтықта орналасқан максимудар мен минимумдар қатары болады. Сынап атомы үшін ΔU=4,9В (3.3-сурет). Сурет 3.3 Шығару спектрі ΔU потенциалы сынап атомының сындық потенциалы деп аталады. Егер шамдағы үдеткіш кернеу бірінші қоздыру потенциалына жетсе, сынап буы жарық шығара бастайды – атом энергия шығарып, өзінің негізгі күйіне оралады. Мұны тәжірибеде, шыны колбаны ультракүлгін сәулелер үшін мөлдір кварц колбаға алмастырып, бақылауға болады. 253,7 нм толқын ұзындығында сынаптың бірінші қоздыру потенциалын мына қатынасты пайдаланып, есептеуге болады: (3.1) Сонда V=4.86B алынады, бұл Франк және Герц тәжірибесі нәтижесін растайды (3.4 сурет). Сурет 3.4 Токтың потенциалдар айырымынан тәуелділігі жүктеу/скачать 1.63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|