由图可见,当加速电压达到3.175v左右,透射电流Ip发生突变 2)室温下,散射电流Is与加速电压Ea的关系
经计算拟合后
1)几何因子f和Ea的关系
电子能量在很低的时候,f随着能量的增大先是有个迅速的增加,而后迅速减小。当Ea>2.3v后,f随着电子能量的增加而缓慢减小,最终基本稳定在0.03v左右。
2)Q与Ea的关系曲线
由图可看出,Ea=2.958即Ea=8.75时,Q的值出现极大值,说明散射截面出现极大值。随着Ea的减小,在Ea=1.162即Ea=1.35附近,散射截面出现极小值,且接近于零。此时,气体原子呈现所谓的“透明”现象,即电子经过原子气体时,几乎不与原子发生碰撞而径直透过,再进一步降低电子能量,散射截面将迅速增大。
(二)测量氙原子的电离电位
采用三极管法,即把充氙闸流管视为三极管,并在板极P对阴极K加一负电位(可取
0.5v左右。在氙原子电离之前,板极上没有电流,当电离发生时,板极P将接收到离子流。
管内充有氙—氪混合气体,氙和氪的第一电离电位分别为12.13v 灯丝电压调至1.88v,Ec为0.49v
1)室温下,透射电流Ip与加速电压Ea的关系曲线
由图中可看出,在Ea=12.194v后,透射电流突然增大,说明了这个时候原子发生了电离。
氙原子的第一电离电位 理论值:12.13eV 测量值:12.194eV 误差: 0.528%
2)室温下,散射电流和加速电压Ea的关系曲线
氪的第一电离电位 理论值:14.00eV 测量值:13.701eV 误差: 2.136%
【实验讨论】
1、为什么冉绍尔实验中常使用惰性气体?
因为惰性气体的原子最外层是8个电子,结构最稳定,所以电离能相对比较高,
便于我们在一个较大的范围内研究电子能量与散射截面的关系。
2、ZQI0.1/1.3型充气闸流管的阴极是傍热式氧化物阴极,灯丝的正常工作电压为6,3V,而在实验中我们应降压使用,为什么呢?
这是为了减小空间电荷的影响,因为阴极温度较低时电子的热动能也较小。我们希望的是电子能量通过加速电压Ea来反映,灯丝电压过高会使电子的初动能过大,影响实验结果。
3、为什么把充气闸流管的管端部分浸到温度为77K的液氮中?
因为77K的温度已经低于闸流管内的氙气的液化温度(经查资料得,氙原子的液化温度在166.4K),这时候管内的氙气都液化了,相当于把管子抽了真空,电子打入的时候就自然不会与原子碰撞,而是直接穿过等势空间。
4、实验中,由于电子一部分才穿越S上的矩形孔,穿过的电子在等势区又经过散射,所以最终能到达P极板的电子并不多,所以Ip很小,实验中所连接P极的导线中有一根分出来的导线,需要接地的,这是为了防止外界因素对Ip的干扰。
5、要注意始终保持阴极温度不变!这样才能保证在相同的电子能量“背景”下实验,数据才能有可比性。要保持阴极温度不变,就必须在转换环境时(低温测量和室温测量的两个环境)保证Ip+Is=Ip*+Is*,需要手动调节。因为不可能使等式完全相等,所以实验因此会产生一点误差,不过误差很小,并不影响实验的进行。
6、在低温状态下测量,实验中不可避免的是需要向保温瓶内加液氮,以保证闸流管一直是浸没在液氮里。加液氮的过程会产生误差。
7、处理液氮时要小心。不要装得太满;闸流管只要浸没一部分,不可使金属管座接触液氮,否则,管子容易炸裂。
将闸流管浸入液氮的过程需要缓慢进行,防止液氮飞溅,导致汽化过快。因为液氮
汽化较快,所以在测量到拐点左右时要快速、并取多一些的点测量,不要在这个时候加液氮。
8、用量子力学定性解释冉绍尔-汤森效应
冉绍尔-汤森效应实验
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)