冉紹爾一湯森效應(yīng)-武漢大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心解讀(編輯修改稿)
2024-10-28 18:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 臺（一臺為電源組，另外一臺是微電流計和交流測量裝置）、電子碰撞管（包括管固定支架）、低溫容器（盛放液氮用，液氮溫度77K）組成，實(shí)驗(yàn)時還需要一臺雙蹤示波器。如圖4所示。圖4 FDRTEA型冉紹爾曲線效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．交流測量測量線路如圖5所示，儀器連接如圖6所示。圖5 交流測量冉紹爾湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)線路圖圖6 交流測量冉紹爾湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器連接圖 1）理解圖5所示的線路圖，按照圖6所示，將兩臺FDRTEA冉紹爾—湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀主機(jī)和電子碰撞管以及雙蹤示波器相連。2）打開主機(jī)和示波器電源，調(diào)節(jié)電子碰撞管陰極電源“Eh”至“2V”左右，（，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該降壓使用，例如2V或者3V），補(bǔ)償電壓“EC”先調(diào)節(jié)至“0V”。3）示波器觸發(fā)源選“外接”，觸發(fā)耦合選擇“AC”，選CH1，CH2“雙蹤”觀察方式，置CH1為“AC”耦合，“50mV”或者“100mV”檔。置CH2為“AC”耦合，“50mV”或者“100mV”檔。4）調(diào)節(jié)電位器“ADJUST1”可以改變交流加速電壓的幅度，調(diào)節(jié)電位器“ADJUST2”的大小，改變示波器x軸的掃描幅度。這是可以在示波器上定性觀察到電流IP和IS與加速電壓的關(guān)系。5）注意：此時的加速電壓不宜過大，否則氣體原子將被電離，使管流急劇增加，此時應(yīng)將加速電壓降低到氣體原子的電離電位以下（）。6）保溫杯中注入液氮，把碰撞管下部約1/2浸入液氮（注意：電子碰撞管應(yīng)該緩慢浸入液氮，以避免管殼突然受冷而爆裂），示波器觀察S板和P板電流的變化，并與室溫下曲線做比較，思考變化的原因。2．直流測量測量線路如圖7所示，儀器連接如圖8所示。圖7 直流測量冉紹爾湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)線路圖圖8 直流測量冉紹爾湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器連接圖1）在前面交流測量冉紹爾—湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上（即保證示波器觀察到的波形符合實(shí)驗(yàn)要求），理解圖7所示的電路圖，直流測量冉紹爾—湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。按照圖8所示的儀器連接圖，將兩臺FDRTEA型冉紹爾—湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀主機(jī)和電子碰撞管相連。2）首先打開FDRTEA型冉紹爾—湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀微電流計主機(jī)，調(diào)節(jié)微電流計“CURRENT Ip MEASURE”和“CURRENT IS MEASURE”的調(diào)零電位器，將示值全部調(diào)節(jié)為“”（注意此時應(yīng)該將兩個換檔開關(guān)全部置于最小，即左邊“CURRENT IPMEASURE”置于“2mA”檔，右邊“CURRENT IS MEAUSRE”檔置于“20mA”檔）。3）打開FDRTEA型冉紹爾—湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀電源組主機(jī)電源開關(guān)，將燈絲電壓“Eh”調(diào)至“”，直流加速電壓“Ea”和補(bǔ)償電壓“Ec”全部調(diào)節(jié)至“”。4）關(guān)閉FDRTEA型冉紹爾—湯森效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀電源組主機(jī)電源開關(guān)，等到微電流計主機(jī)上兩個表頭示值全部為“”時，把碰撞管下部約1/2浸入液氮（注意：電子碰撞管應(yīng)該緩慢浸入液氮，以避免管殼突然受冷而爆裂），觀察微電流計兩個表頭是否同時有電流出現(xiàn)。如果不是同時出現(xiàn)電流，適當(dāng)改變補(bǔ)償電壓“Ec”的值，然后關(guān)閉電流組電源開關(guān)，等到兩個微電流計示值都為零時，重新打開電源組主機(jī)開關(guān)，觀察此時是否兩個微電流計是否同時有電流（注意此時保證電子碰撞管約1/2浸入液氮），如果同時有電流，記錄此時的補(bǔ)償電壓值的大小，后面測量中固定此補(bǔ)償電壓值。如果仍舊不是同時有電流，重復(fù)以上過程，直至達(dá)到上述要求。5）低溫下（液氮溫度77K），即將電子碰撞管下半部分浸入液氮，從010V逐漸增加加速電壓（，**測量），列表記錄每一點(diǎn)對應(yīng)的電流IP和IS的大?。ň唧w參照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)例）。6）將電子碰撞管從保溫杯中取出，將保溫杯中剩余的液氮注入大的液氮杜瓦瓶中，等到電子碰撞管恢復(fù)到室溫情況，調(diào)節(jié)加速電壓為零，此時為保證陰極溫度不變，改變燈絲電壓Eh的大小，使得在加速電壓Ea=1V的情況下Ip*+Is=I*+Ips，這是因?yàn)樵诩铀匐妷簽?V時的散射幾率最小，最接近真空的情況。7）參照室溫下的情況，逐漸增加加速電壓，列表記錄每一點(diǎn)對應(yīng)的電流Ip和Is的大小。做ln(IpIs注意事項(xiàng)：，注意不要將管子金屬底座浸入液氮，以防止管子炸裂。，限制管子突然或者全部浸入液氮引起管子炸裂。，應(yīng)該保證加速電*/Is*Ip)~Va關(guān)系圖，或者根據(jù)公式（14）做Ps~Va的關(guān)系圖，測量低能電子與氣體原子的散射幾率Ps隨著電子能量變化的關(guān)系。*壓Ea=1這是因?yàn)槭覝叵录铀匐妷簽?V時的散射幾率最小，V時，Ip+Is=I*p+Is，最接近真空的情況。思考題1． 影響電子實(shí)際加速電壓值的因素有哪些？有什么修正方法？2． ，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該降壓使用，例如2V或者3V，為什么？3． ，按照經(jīng)典氣體分子運(yùn)動論計算其散射截面及電子平均自由程，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，并進(jìn)行討論。4． 屏極隔板小孔以及板極的大小對散射概率和彈性散射截面的測量有何影響？參考資料[1]近代物理實(shí)驗(yàn)I（基本實(shí)驗(yàn)），吳思誠、王祖銓編，北京大學(xué)出版社，1986年 [2]近代物理實(shí)驗(yàn)，戴樂山、戴道宣編，復(fù)旦大學(xué)出版社，1999年 [3]
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