високого вакууму (для видалення інших газів). Трубка має розжарюваний катод К, сітку С і колектор іонів Кл
. На сітку подається позитивний (щодо катода) потенціал, який можна змінювати за допомогою дільника напруги Д 1 і вимірювати вольтметром V. На колектор іонів накладається негативний потенціал, на 0,5 - 1,0 В більший, ніж потенціал катода. Ця невелика різниця потенціалів знімається з дільника напруги Д 2
, позитивний кінець якого з'єднаний з катодом.
Відстань катод-сітка в таких трубках роблять значно меншим, ніж відстань сітка-колектор, і підбирають тиск газу так, щоб середня довжина вільного пробігу електронів у газі була більше відстані між сіткою і катодом. Тому електрони, іспущенние катодом, рухаються в просторі катод-сітка практично без зіткнень, і якщо різниця потенціалів (виражена в вольтах), між сіткою і катодом дорівнює U, то кожен електрон набуває кінетичну енергію (виражену в електронвольтах).
.
Електрони, прискорені сіткою, відчувають потім зіткнення з атомами газу в просторі між сіткою і колектором.
Так як потенціал колектора нижче, ніж потенціал катода, то у відсутності іонізації всі електрони гальмуються, що не долітаючи до колектора, і тому струм через гальванометр дорівнює нулю. Якщо, проте, поступово підвищувати різниця потенціалів U між сіткою і катодом, то, коли енергія електронів зробиться рівною енергії іонізації, то в просторі сітка - колектор з'являться позитивний іони. Вони рухатимуться до колектора, і гальванометр виявить струм. Тому, вимірюючи найменший потенціал сітки U, при якому вперше з'являється струм колектора, можна знайти енергію іонізацію атомів досліджуваного газу. Метод Франка і Герца не є єдиним методом вимірювання енергії іонізації. Вона може бути визначена також з дослідження лінійчатих спектрів свічення розріджених газів і парів, причому з досить великою точністю. Значення енергії іонізації, знайдені за спектрами, добре збігаються з її значеннями, визначеними методом електронних ударів.
У таблиці 1 дані значення енергії іонізації деяких атомів.
Таблиця 1
ЕлементHeNeArHgNaKRbЕнергія іонізації, еВ24.521.513.910.45.124.324.68
Глава 2. несамостійність і САМОСТІЙНИЙ газовомурозряді
Проходження електричного струму через гази називається газовим розрядом. Всі гази в природному стані не проводять електричного струму, тобто є ізоляторами. У чому можна переконатися з наступного досвіду.
Візьмемо електрометрії з приєднаними до нього дисками плоского конденсатора і зарядимо його. При кімнатній температурі, якщо повітря досить сухий, конденсатор помітно не розряджається - положення стрілки електрометра не змінюється. Щоб помітити зменшення кута відхилення стрілки електрометра, потрібен тривалий час. Це показує, що електричний струм у повітрі між дисками дуже малий. Даний досвід показує, що повітря є поганим провідником електричного струму.
Ізолюючі властивості газів пояснюються тим, що атоми і молекули газів в природному стані є нейтральними незарядженими частинками. Звідси ясно, що для того, щоб зробити газ проводять, потрібно тим або іншим способом внести в нього або створити в ньому вільні носії заряду - заряджен...
