3B SCIENTIFIC PHYSICS U8482230 Instructions D'utilisation page 14

controllo a causa di una tensione troppo elevata.
Durante le misurazioni la caduta di tensione su que-
sta resistenza è trascurabile perché la corrente anodi-
ca del tubo è inferiore a 5 pA. (caduta di tensione
sulla resistenza di protezione 0,05 V).
3. Dati tecnici
Tensione di riscaldamento: 4 − 12 V
Tensione di controllo:
Tensione di accelerazione: max. 80 V
Forza controelettromotrice: 1,2 − 10 V
Tubo:
Zoccolo di collegamento:
Peso:
4. Basi generali
Nell'esperimento di Franck-Hertz sul neon, gli atomi
di neon vengono eccitati da un urto anelastico degli
elettroni. Gli atomi eccitati emettono luce visibile che
può essere osservata direttamente. È possibile ricono-
scere zone a elevata densità luminosa o di eccitazio-
ne, la cui posizione tra catodo e reticolo dipende
dalla differenza di tensione tra i due:
Dal catodo escono elettroni che vengono accelerati da
una tensione U verso il reticolo. Attraverso il reticolo,
gli elettroni raggiungono il raccoglitore e contribui-
scono alla corrente del raccoglitore I, se la loro ener-
gia cinetica è sufficiente per il superamento della
forza controelettromotrice tra reticolo e raccoglitore.
La curva I(U) (vedere la Fig. 3) presenta un modello
similare all'esperimento di Franck-Hertz sul mercurio,
tuttavia in intervalli di tensione di circa 19 V. Ciò
significa che diminuisce ad un determinato valore U
= U la corrente del raccoglitore fino a quasi zero, in
1
quanto gli elettroni poco prima del reticolo raggiun-
gono energia cinetica sufficiente per emettere
l'energia necessaria per l'eccitazione di un atomo di
neon attraverso l'urto anelastico. Contemporanea-
mente, in prossimità del reticolo si osserva una luce
di un rosso aranciato, in quanto uno dei passaggi
degli atomi di neon in rilassamento emette luce di
questo colore. La zona luminosa si sposta verso il
catodo con l'incremento della tensione U e contem-
poraneamente la corrente del raccoglitore I aumenta
di nuovo.
In caso di tensione ancora maggiore U = U
te del raccoglitore diminuisce anch'essa drasticamen-
te e si osservano due zone luminose: una al centro tra
catodo e reticolo e una direttamente sul reticolo. Qui,
dopo il primo urto, gli elettroni possono riassorbire
9 V
ca. 130 x 26 mm Ø
3
ca. 190x115x115 mm
ca. 450 g
la corren-
2
energia una seconda volta in modo da poter eccitare
un secondo atomo di neon.
Con l'ulteriore aumento delle tensioni si osservano
infine ulteriori diminuzioni della corrente del racco-
glitore e ulteriori strati luminosi.
La caratteristica I(U) presenta più livelli massimi e
minimi: l'intervallo dei livelli minimi ammonta a
circa ΔU = 19 V. Questo corrisponde alle energie di
eccitazione dei livelli 3p nell'atomo di neon (vedere la
Fig. 4) che vengono eccitati con elevata probabilità.
L'eccitazione dei livelli 3s non può essere completa-
mente trascurata e comporta una sottostruttura nella
caratteristica I(U).
Le zone luminose sono zone a elevata densità di ecci-
tazione e corrispondono alle diminuzioni di corrente
nella caratteristica I(U). Viene generato di volta in
volta uno strato luminoso supplementare se si au-
menta U di ca. 19 V.
Note
Il primo livello minimo non si trova a 19 V, ma è
sfalsato della cosiddetta tensione di contatto tra cato-
do e reticolo.
Le linee spettrali emesse possono essere osservate e
misurata senza problemi con lo spettroscopio (1003184
/ U21877) utilizzando la tensione massima U.
Per l'esperimento sono inoltre necessari i seguenti
apparecchi:
1 Apparecchio per l'esperimento di F/H (230 V, 50/60 Hz)
o
1 Apparecchio per l'esperimento di F/H (115 V, 50/60 Hz)
1 Oscilloscopio analogico, 2x 30 MHz 1002727 / U11175
1 Cavo ad alta frequenza, 1 m
2 Cavi ad alta frequenza,
connettore 4 mm / BNC
Cavi di sicurezza per esperimenti
•
Lasciare dapprima l'apparecchio disinserito con
tutte le manopole di regolazione sulla battuta si-
nistra.
•
Cablare come indicato nella fig. 2.
•
Accendere l'apparecchio, l'apparecchio si trova in
modalità rampa.
•
Azionare l'oscilloscopio in modalità XY con le
impostazioni x = 1 V/Div e y = 2 V/Div.
•
Alzare lentamente la tensione di riscaldamento
fino a quando il filamento caldo inizia a diven-
tare rosso incandescente. Attendere quindi circa
2
5. Utilizzo
1012819
1012818
1002746 / U11255
1002748 / U11257