1. Część teoretyczna.

W doświadczeniu w celu otrzymania rozkładu elektronów w zależności od ich prędkości, bada się rozkład elektronów w lampie elektronowej stosując metodę potencjału hamującego. Na anodę lampy próżniowej z żarzoną katodą podaje się napięcie hamujące, przeszkadzające dochodzeniu elektronów do anody. Dochodzą do niej tylko te elektrony, których energia kinetyczna jest większa od pracy sił pola elektrycznego wywołującego hamowanie. Mierząc prąd anodowy przy różnych napięciach hamowania, można bezpośrednio śledzić rozkład ilości termoelektronów w zależności od ich energii. Rozkład ten jest zgodny z rozkładem Maxwella - Boltzmana.

Zależność prądu anodowego od napięcia hamującego:

U - napięcie hamujące

Ia0 - natężenie prądu anodowego w przypadku, kiedy różnica potencjałów między anodą i katodą wynosi zero

Wykres zależności lnIa lub ln Ia/Ia0 od wartości napięcia anodowego powinien być linią prostą daną równaniem:

lub

Liniowa zależność lnIa lub ln Ia/Ia0 od wartości napięcia hamującego potwierdza założenia o Maxwellowskim rozkładzie prędkości elektronów termoemisji.

2. Schemat układu pomiarowego.

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego.

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów.

- natężenie prądu anodowego Δ I_a - mikroamperomierz - klasa k = 0.5

zakres z = 750

- natężenie prądu żarzenia Δ I _ż - amperomierz - klasa k = 0.5

zakres z = 1

- napięcie hamujące ΔU - miliwoltomierz - klasa k = 0.5

zakres z = 750

4. Tabele pomiarowe.

Tabela zawiera wyniki pomiarów: prądu żarzenia I_ż , prądu anodowego I_a ,

napięcia hamującego U.

L.p.	Iż	Ia	U	IaRa	U'=U-IaR­a	Ua=U'+Δϕ	ln Ia
	[A]	[μA]	[mV]	[mV]	[mV]	[mV]
1.	0.65	165	0	9.9	-9.9	-	5.11
2.	0.65	205	50	12.3	37.7	-	5.32
3.	0.65	250	100	15.0	75.0	-	5.52
4.	0.65	290	150	17.4	132.6	-	5.67
5.	0.65	335	200	20.1	179.9	-	5.81
6.	0.65	380	250	22.8	227.2	-	5.94
7.	0.65	425	300	25.5	274.5	-	6.05
8.	0.65	475	350	28.5	322.5	-	6.16
9.	0.65	525	400	31.5	368.5	-	6.26
10.	0.65	570	450	34.2	415.8	-	6.35
11.	0.65	625	500	37.5	462.5	-	6.44
12.	0.65	680	550	40.8	509.2	-	6.52
13.	0.65	730	600	43.8	556.2	-	6.59
1.	0.65	175	0	9.9	-9.9	-29.9	5.16
2.	0.65	135	-50	8.1	-58.1	-78.1	4.91
3.	0.65	100	-100	6.0	-106.0	-126.0	4.61
4.	0.65	70	-150	4.2	-154.2	-174.2	4.25
5.	0.65	45	-200	2.7	-202.7	-222.7	3.81
6.	0.65	30	-250	1.8	-251.8	-271.8	3.40
7.	0.65	20	-300	1.2	-301.2	-321.2	3.00
8.	0.65	10	-350	0.6	-350.6	-370.6	2.30
9.	0.65	5	-400	0.6	-400.6	-420.6	1.61
10.	0.65	5	-450	0.6	-450.6	-470.6	1.61

Δn/no	Ek	V
	[meV]	[km\s]
0.18	47.8	102.4
0.21	128.9	168.2
0.18	201.6	210.4
0.15	278.7	247.4
0.09	356.3	279.7
0.06	434.9	309.0
0.06	513.9	335.9
0.03	592.9	360.8

R_a= 60 [Ω] Δϕ = -20 [mV]

5. Przykładowa obliczenia.

- obliczenia wartości I_a R_a np. dla pomiaru nr 3:

- I_a R­_a = 250 * 60 * 10^-3 = 15.0 [mV] - I_a R_a = 100 * 60 * 10^-3 = 6.0 [mV]

- obliczenia napięcia U' na diodzie np. dla pomiaru nr 3:

U'= U - I_a R_a

-U'= 100 - 15 = 75.0 [mV]

-U'= -100 - 6.0 = -106.0 [mV]

- obliczenia napięcia rzeczywistego U­_­a na diodzie np. dla pomiaru nr 3:

U_a = U' + Δϕ = -106.0 + (- 20) = -126.0 [mV]

- obliczenia względnej liczby atomów:

- obliczenia energii E_k kinetycznej np. dla pomiaru nr 3:

E_k = e U_a = 1.6 * 10^-19 * 126 * 10^-3 = 201.6 * 10^-22 [m²kg s^-2]

E_k = 201.6 [meV]

- obliczenia prędkości V elektronów np. dla pomiaru nr 3:

7. Zestawienie wyników.

Zestawienia dokonano na wykresach dołączonych od sprawozdania oraz w tabelach w nim zawartych.

8. Uwagi i wnioski.

Doświadczenie to ma charakter statystyczny i cechuje się dużą nie dokładnością. Wynika to z tego, że zbadanie E_k i v elektronu jest trudne ze względu na przypadkowy charakter wypływu elektronów z katody. Prędkości te możemy jedynie określić w pewnym przybliżeniu i z dość dużym błędem.

Na wykresach pominięto wartości błędów ze względu na ich małe wartości.

---