Задание. Включите приборы и установите потенциометром R1 максимальное напряжение накала (около 3 В)

1. Включите приборы и установите потенциометром R₁ максимальное напряжение накала (около 3 В). Подождите 3 минуты, пока нагреется катод тиратрона, и уменьшите напряжение накала до 2.5 В.
2. Переведите осциллограф в режим работы «X-Y». Переключите схему в динамический режим работы тумблером T и сведите к минимуму амплитуду напряжения между катодом и сеткой потенциометром R₂. Установите точку в правом нижнем углу экрана.
3. Плавно увеличивая амплитуду переменного напряжения между катодом и сеткой, наблюдайте визуально вольтамперную характеристику тиратрона, на которой должны быть отчетливо видны характерные точки (максимумы и минимумы), связанные с проявлением эффекта Рамзауэра.
4. Переключите схему в статический режим работы тумблером T. По отсчетам с экрана и показаниям вольтметра и микроамперметра измерьте вольтамперную характеристику тиратрона.
5. Проведите измерения ВАХ тиратрона при 2 – 3 значениях напряжения накала катода в интервале 2.3 – 2.9 В. На основе формулы (14) найдите зависимость вероятности рассеяния электрона от энергии, постройте соответствующий график.
6. По результатам измерений оцените размер электронной оболочки атома ксенона, сравните его с табличным значением. При расчетах по формуле (11а) считать глубину потенциальной ямы атома U₀=2.5 эВ. Следует иметь в виду, что из-за наличия внешней контактной разности потенциалов между сеткой и анодом измеряемое напряжение не является истинным. При расчетах по формуле (11б) влияние термоЭДС исключается и знание U₀ не требуется.
7. Оцените, при каких напряжениях должны появляться максимумы в коэффициенте прохождения электронов для n=2, 3, 4, сравните полученные величины с наблюдаемыми особенностями на ВАХ тиратрона.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается эффект Рамзауэра, как его можно экспериментально наблюдать?
2. В чем смысл соотношения де Бройля?
3. Выведите выражение для показателя преломления атома для волн де Бройля?
4. Запишите уравнение Шредингера для случая движения электрона над потенциальной ямой, получите его общее решение.
5. Найдите коэффициент прохождения частицы над прямоугольной потенциальной ямой.
6. Чем объясняется наличие на ВАХ только одного максимума тока, протекающего через тиратрон?

Литература

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.5. Ч. 1. Атомная и ядерная физика. – М.: Наука, 1986, § 18.
2. Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую физику. – М., Наука, 1988, Гл. 1, § 2-3; Гл. 3 §9.

Лабораторная работа