Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Определение потенциалов ионизации атома





Неупругие столкновения электронов с атомами могут привести к ионизации атома, т.е. К расщеплению его на положительный ион и электрон. Потенциал U, при котором энергия электронов станови­тся достаточной для ионизации атома, называется первым потенциа­лом ионизации. В общем случае так называют энергию освобождения первого электрона из нейтрального атома, если она выражена в эВ. Энергия, необходимая для удаления второго электрона, называется вторым потенциалом ионизации и т.д.

Процесс ионизации атомов может быть исследован с помощью схе­мы, приведенной на рис.8. Необходимо лишь понизить давление па­ров ртути, чтобы избежать потерь энергии на одно- и многократные возбуждения атомов. Кроме того, тормозящее поле Uз следует под­держивать все время несколько большим, чем ускоряющее U. Тог­да до анода не дойдет ни один электрон; его смогут достигнуть только положительные ионы. Если, как и ранее, измерять зависи­мость величины тока I от ускоряющего напряжения U, то внача­ле ток практически отсутствует. Возникновение его при 10.4 В оз­начает, что вблизи сетки С начался процесс ударной ионизации атомов ртути. Следовательно, по величине ускоряющего потенциала U, при котором наблюдается рост тока, можно определить пер­вый потенциал ионизации атома.

Для наблюдения более высоких степеней ионизации атома Франк и Герц изменили описанную методику путем добавления еще одной сетки С1 (рис. 8). Эта сетка располагалась вблизи катода К на расстоянии, малом по сравнению со средней длиной свободного про­бега электрона. В этом случае электроны ускорялись на пути КС1, затем попадали в свободное от поля пространство R между сетка­ми С1 и С2, и там испытывали столкновения с атомами. Если такие столкновения сопровождались ионизацией, то в дополнение к пер­вичным электронам в пространстве R возникали положительные ионы и отщепленные от атомов электроны. Все элек троны вылавлива­лись сеткой С2, а ионы диффундировали сквозь отверстия сетки и переносились полем Uз; к аноду А.

Измерялась, как и ранее, зависимость величины тока от ускоряющего напряжения. Общий вид такой зависимости показан на рис. 9.

Отчетливо видно, что рост тока с напряжением носит ступенчатый характер, первая из наблюдаемых ступенек связана, очевидно, с по­явлением однозарядных ионов. Минимальная энергия е ускоренных электронов соответствует первому потенциалу ионизации атома. Если энергия электронов превышает еU, то образующийся в результате ионизации свободный электрон обладает кинетической энергией, рав­ной e(U-U1). Можно полагать, что при условии U-U1=U1 та­кой электрон будет в состоянии ионизировать атом. Тогда мы вправе ожидать при U = 2U1 увеличения ионного тока, т.е. начала второй ступеньки на кривой рис. 9. Однако, как выяснилось, веро­ятность ионизации атома электронным ударом растет вместе с энер­гией электронов. Так, например, вероятность ионизации атома рту­ти при U = 60 В почти в 10 раз больше, чем при U = 10.5 В. Поэ­тому начало второй ступеньки на кривой рис. 9 при U=U0 обусло­влено не повторной ионизацией атома, а образованием двухзарядных ионов. По тем жесоображениям начало третьей ступеньки следует связать с появлением трехзарядных ионов и т.д. Следовательно, при достаточно большом ускоряющем напряжении в пространстве меж­ду сетками должны одновременно присутствовать ионы с различными зарядами. Этот вывод нашел подтверждение в масспектроскопических исследованиях.

Таким образом, описанный опыт доказывает, что для появления ионов заданного заряда необходимо, чтобы энергия электронов превышала некоторое значение - потенциал ионизации.

В предлагаемой работе необходимо определить потенциал возбу­ждения и первые три потенциала ионизации атома ксенона. С этой целью используются две измерительные установки, собранные по схе­ме рис. 6 и рис. 8. Величина анодного тока измеряется микроампер­метром M-9I, ускоряющее напряжение регулируется потенциометром и измеряется катодным вольтметром ВКЗ-7. На основании измерений строят графики I(U), из которых находят искомые потенциалы.

Литература

1. Белый М.У., Охрименко Б.А. Атомная физика.- Киев:Вища школа, - I984. -C. 55-58.

2. Шпольский Э.В. Атомная физика. Том 1.-M.:Наука, I984,-С. 91-97.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте основные положения теории Бора.

2. Рассмотрите качественно обмен энергией между электроном и атомом в процессе упругого и неупругого соударения.

3. Объясните роль задерживающего поля в схеме опытов Франка и Герца.

4. В чем заключается причина периодического повторения максимумов тока на кривой рис. 7?

5. Можно ли определить потенциал возбуждения атома без измерений анодного тока?

6. Рассмотрите обмен энергией между электроном и атомом, если неупругие столкновения сопровождаются: а) возбуждением, б) ионизацией атома.

7. Сравните схемы опытов для изучения возбуждения и ионизации атомов.

8. Объясните ступенчатый характер роста тока на кривой рис.9.

9. Как по измеренным потенциалам возбуждения и ионизации атома построить энергетическую схему уровней?

10.Укажите известные Вам способы возбуждения и ионизации атома.







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 1031. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...


Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...


Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Значення творчості Г.Сковороди для розвитку української культури Важливий внесок в історію всієї духовної культури українського народу та її барокової літературно-філософської традиції зробив, зокрема, Григорій Савич Сковорода (1722—1794 pp...

Постинъекционные осложнения, оказать необходимую помощь пациенту I.ОСЛОЖНЕНИЕ: Инфильтрат (уплотнение). II.ПРИЗНАКИ ОСЛОЖНЕНИЯ: Уплотнение...

Приготовление дезинфицирующего рабочего раствора хлорамина Задача: рассчитать необходимое количество порошка хлорамина для приготовления 5-ти литров 3% раствора...

Гидравлический расчёт трубопроводов Пример 3.4. Вентиляционная труба d=0,1м (100 мм) имеет длину l=100 м. Определить давление, которое должен развивать вентилятор, если расход воздуха, подаваемый по трубе, . Давление на выходе . Местных сопротивлений по пути не имеется. Температура...

Огоньки» в основной период В основной период смены могут проводиться три вида «огоньков»: «огонек-анализ», тематический «огонек» и «конфликтный» огонек...

Упражнение Джеффа. Это список вопросов или утверждений, отвечая на которые участник может раскрыть свой внутренний мир перед другими участниками и узнать о других участниках больше...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия