Устройство для демонстрации опыта Франка и Герца Советский патент 1982 года по МПК G09B23/20 

Изобретение относится к учебным пособиям по атомной физике и может быть использовано для демонстрации опыта Франка и Герца по определению потенциалов возбуждения атомов ртути в учебных целях при проведении лабораторных практикумов.

.Известно устройство для демонстрации опыта 1ранка и Герца, содержащее ртутную электронную Лампу, соединенную с измерительным блоком и установленную в подогревателе со стабилизатором температуры TlJ.

Недостатками устройства являются низкгл наглядность опыта, малая точность определения потенциалов возбуждения и ограниченные функциональные возможности устройства. Это связано с тем, что удовлетворительно наблюдается не более двух максимумов анодного тока, так-как в баллоне лампы пары ртути всегда находятся в насыщенном состоянии, и невозможно регулировать давление паров ртути в баллоне лампы при постоянной температуре.

Цель изобретения - повышение наглядности при проведении эксперимента, увеличение точности определения потенциалов возбуждения, расплирение.

функциональных возможностей- устройства.

Дпя достижения поставленной цели устройство для демонстрации опыта Франка и Герца, содержащее ртутную электронную лампу, соединенную с измерительным блоком и установленную в подогревателе со стабилизаторе температуры, имеет дополни 10тельную емкость с ртутью, соединенную с ртутной лампой, и подогреватель емкости со стабилизатором температуры.

На фиг. 1 показана схема предла15гаемого устройства, на фиг. 2 наблюдаемые в опыте кривые анодного тока.

Устройство для демонстрации опыта Франка и Герца состоит из ртут20ной электронной пампы 1, имеющей катод 2, сетку 3, анод 4, соединенной трубкой с дополнительной емкостью для ртути 5 и измерНтельным блоком БИ, состоящим из регулятора

25 6 и измерителя 7 потенциала сетки, а также прибора 8 для измерения анодного тока. Для подогрева лампы служит малоинерционный подогреватель 9, режим работы которого задается и

30 поддерживается электронным блоком 10 автоматической регулировки температуры. Температурный режим емкос ти со.ртутью осуществляется само,стоятельным подогревателем 11 и самостоятельным блоком регулировки температуры 12. Устройство работает следуюпщм IP бр аз ом. Электронным блоком 10 автоматической регулировки температуры и подогревателем 9 задается и поддерживается постоянная температура внутри баллона лампы 1. Количество максимумов анодного тока соответст;вует числу неупрутох соударений эле ронов с атомами ртути. Чтобы наблюдать один максимум, длина свободног пробега электронов должна быть равна расстоянию между катодом 2 и сет кой 3. Длина свободного пробега эле ронов определяется давлением паров ртути в баллоне лампы 1. Электронный блок 12 задает режим работы подогревателя 11, которьай подогревает емкость со ртутью 5, и ртуть, испаряясь, переходит в баллон лампы 1, давление ртути в баллоне лампы 1, таким образом определяется темпед)атурой емкости со ртутью 5. Подогревая емкость со ртутью 5, созяамт в баллоне лампы 1 такое давление паров ртути, что электроны претерпевают первое столкновение с атомами ртути вблизи сетки. Тогда, пода вая на сетку лампы потенциал 4,8В, прибором 8 регистрируют падение ано ного тока. Затем регулятором 12 задают такой режим работы подогревателя 11, что давление паров ртути в баллоне лампы 1 удвоилось. Г%)и эт первое столкуовение электронов с атомами ртути произойдет на половине пути между катодом 2 и сеткой 3, второе - вблизи сетки 3. Прибор 8 зарегистрирует дважды падение анодного тока при потенциалах на сетке 4,9 и 9,8В. Регулятор 12 и подогреватель 11 дают возможность изменять давление паров ртути внутри баллона лампы в достаточно широких пределах. Можно задавать температурные режимы емкости со ртутью для наблюдения одного, двух, трех, четырех, пяти, шести максимумов анодного тока. Наблюдаемые кришле представлены на фиг. 2. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет менять давлениепаров ртути в ртутной лампе при постоянной температуре, что приводит к повышению наглядности и точности опыта и способствует повьадению эффективности обучения. Формула изобретения Устройство для Демонстрации опыта Франка и Герца, содержащее ртутную электронную лампу, соединенную с измерительном блоком и установленную в подогревателе со стабилизатором температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения наглядности, оно имеет дополнительную емкость с ртутью, соединенную с ртутной лампой, и подогреватель емкости со стабилизат(фом температур ры. Источвкки информсщии, принятые во внимание при экспертизе 1. Атомшлй праистикуМ. Под ред. Г.И.Горяги. Изд-во МГУ, 1976, с.123.

Уа п

iiO

30

го

10

Ю IS 20 25

1/с фиг. I