POLITECHNIKA ŁÓDZKA
FILIA W BIELSKU - BIAŁEJ
WYDZIAŁ ORGANIZACJI I ZARZĄDZANIA
ROK I., SEM. II.
GRUPA NR 803.
SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM FIZYKI.
Temat :
Wyznaczanie potencjału jonizacji ksenonu.
Wykonały :
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia było wyznaczenie wartości potencjału jonizacji ksenonu.
Wiadomości podstawowe:
Zmianę neutralnego atomu, czy też cząsteczki w jon dodatni można spowodować różnymi sposobami. Jednym z tych sposobów jest zderzenie atomu (cząsteczki) z elektronem.
Tylko wtedy takie zderzenie doprowadzi do jonizacji, jeśli energia kinetyczna elektronu będzie co najmniej równa energii jonizacji Ej.
Energia jonizacji odpowiada energii wiązania elektronu z atomem (cząsteczką).
Zderzenia elektronów o małych energiach z atomami (cząsteczkami) są zderzeniami sprężystymi i z powodu dużej różnicy mas elektronu i atomu (cząsteczki) ilość energii oddawana przez elektron w czasie takiego zderzenia jest znikoma.
Metoda pomiaru.
W ćwiczeniu energię jonizacji wyznacza się następującą metodą :
Sterowaną lampę gazową z żarzoną katodą włączamy jako diodę. Gazem wypełniającym lampę jest Ksenon. Dopóki jego cząsteczki doznają z elektronami biegnącymi z katody K jedynie zderzeń sprężystych, to prąd płynący przez lampę stanowią elektrony emitowane z katody.
Natężenie tego prądu zgodnie z prawem Langmura jest proporcjonalne do napięcia U , między anodą A, a katodą , w potędze 3/2 : stąd , a więc
Na wykresie , gdzie na osi odciętych będą odłożone wartości U, a na osi rzędnych otrzyma linię prostą . Z chwilą , kiedy energia elektronów ( proporcjonalna do U ) osiągnie wartość energii jonizacji ksenonu , wtedy zderzenia tych elektronów z cząsteczkami ksenonu będą niesprężyste - nastąpi jonizacja i w lampie pojawią się dodatkowe nośniki prądu elektrycznego : jony dodatnie i elektrony . W wyniku tego nastąpi gwałtowny wzrost natężenia prądu elektrycznego.
Przebieg ćwiczenia.
Po zmontowaniu układu pomiarowego wg schematu, zmieniano wartość napięcia w zakresie (0 - 11.5) [V] i odczytywano wartość natężenia prądu Ia [mA].
Schemat stanowiska.
2
1
1- tyratron ksenonowy
2- miernik uniwersalny
Ua - zasilacz napięcia
Uż - zasilacz napięcia żarzenia
Wyniki pomiarów i obliczeń.
Lp
U
Ja
JA^2/3
[V]
[mA]
0,5
0,63
1,0
3
1,5
1,31
4
1,59
5
2,5
1,84
6
2,1
7
3,5
3,3
2,22
8
3,8
2,44
9
4,5
4,3
2,64
10
4,8
2,85
11
5,5
5,3
3,04
12
5,8
3,23
13
6,5
3,48
14
3,66
15
stivi7