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3. Caractéristiques techniques
Tension de chauffage: 4 − 12 V
Tension de commande: 9 V
Tension d'accélération: max. 80 V
Contre-tension:
Tube:
Socle de connexion:
Masse:
4. Notions de base générales
Au cours de l'expérience de Franck et Hertz sur
le néon, des atomes de néons sont excités par
une collision inélastique d'électrons. Les atomes
excités émettent une lumière visible qui peut être
observée directement. On reconnaît les zones de
forte densité lumineuse ou d'excitation, dont la
position entre la cathode et la grille dépend de la
différence de tension entre les deux. :
Des électrons s'échappant par la cathode sont
accélérés vers la grille par une tension U. Ils
traversent la grille et contribuent au courant I
lorsque leur énergie cinétique suffit à surmonter
la contre-tension entre la grille et la plaque.
La caractéristique I(U) (cf. Fig. 3) est similaire à
celle de l'expérience de Franck et Hertz sur le
mercure, mais à des intervalles de tension d'envi-
ron 19 V. En d'autres termes, le courant de
plaque chute pratiquement à zéro à une certaine
valeur U = U
, car, par la collision inélastique, les
1
électrons atteignent juste avant la grille suffi-
samment d'énergie cinétique pour céder l'énergie
requise à l'excitation d'un atome de néon. En
même temps, on observe à proximité de la grille
une lumière rouge-orange, car l'une des transi-
tions des atomes de néon de relaxation émet une
lumière de cette couleur. La zone lumineuse se
déplace vers la cathode au fur et à mesure
qu'augmente la tension U, en même temps le
courant de plaque I augmente à nouveau.
Si la tension U = U
2
courant de plaque chute fortement et l'on ob-
serve deux zones lumineuses: l'une au milieu,
entre la cathode et la grille, et l'autre directement
à hauteur de la grille. Les électrons prennent une
deuxième fois une telle quantité d'énergie après
la première collision qu'ils peuvent exciter un
deuxième atome de néon.
Au fur et à mesure que les tensions continuent à
augmenter, on peut observer une diminution du
courant de plaque et d'autres couches lumi-
neuses.
La caractéristique I(U) présente plusieurs maxima
et minima : l'écart entre les minima s'élève à envi-
ron U = 19 V, ce qui correspond aux énergies
1,2 − 10 V
env. 130 x 26 mm Ø
env. 190x115x115 mm³
env. 450 g
est encore plus élevée, le
d'excitation des niveaux 3p dans l'atome de néon
(cf. Fig. 4) qui seront très probablement excités.
L'excitation des niveaux 3s ne peut pas être entiè-
rement négligée et engendre une substructure
dans la caractéristique I(U).
Les zones lumineuses sont des zones de forte
densité d'excitation et correspondent aux chutes
de courant dans la caractéristique I(U). L'aug-
mentation de U d'environ 19 V entraîne la géné-
ration d'une couche lumineuse supplémentaire.
Notes
Le premier minimum ne se situe pas à 19 V, mais
est décalé de la tension de contact régnant entre
la cathode et la grille.
Les lignes spectrales du néon peuvent être obser-
vées et mesurées sans problème à l'aide du spec-
troscope (1003184), lorsqu'on choisit la tension
maximale U.
5. Manipulation
Pour réaliser l'expérience, on a besoin des dis-
positifs supplémentaires suivants :
1 Appareil pour l'expérience de F/H @230 V
ou
1 Appareil pour l'expérience de F/H @115 V
1 Oscilloscope analogique, 2x 30 MHz 1002727
1 Cordon HF, 1 m
2 Cordons HF, BNC / douille 4 mm
Cordons d'expérimentation de sécurité 1002843
Dans un premier temps, laissez l'appareil
éteint, avec tous les boutons de réglage en
butée gauche.
Procédez au câblage comme le montre la figure
2.
Mettez l'appareil en marche, l'appareil est en
mode "rampe".
Exploitez l'oscilloscope en mode XY avec les
réglages x = 1 V/Div et y = 2 V/Div.
Augmentez lentement la tension de chauf-
fage jusqu'à ce que le filament rougeoit lé-
gèrement.
Attendez
jusqu'à ce que la température de service soit
atteinte.
Sélectionnez une tension d'accélération de
80 V et une tension de grille de commande
de 9 V.
La tension optimale de chauffage est située entre
4 et 12 V. Elle varie d'un tube à l'autre en fonc-
tion de sa conception.
2
1012819
1012818
1002746
1002748
env.
30
secondes
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