3B SCIENTIFIC PHYSICS U8482230 Instructions D'utilisation page 22

encontra-se uma resistência de limitação (10 kΩ)
fixamente integrada. Graças a ela o tubo está
protegido caso ele venha a queimar por tensão
demasiado elevada. O resíduo de tensão nessa
resistência pode ser desprezado nas medições, já que
a corrente anódica do tubo é menor que 5 pA.
(Resíduo de tensão na resistência de proteção 0,05 V).
3. Dados técnicos
Tensão de
aquecimento:
Tensão de operação:
Tensão de aceleração: máx. 80 V
Tensão oposta:
Tubo:
Base de conexão:
Massa:
4. Fundamentos gerais
Na experiência de Franck-Hertz com neônio, átomos
de neônio são excitados através de choques
inelásticos. Os átomos excitados emitem luz visível
que pode ser diretamente observada. Reconhecem-se
zonas de maior ou menor densidade de excitação
cuja posição entre o catodo e a grade depende da
diferença de tensão entre ambos:
Elétrons escapam do catodo; e são acelerados através
de uma tensão U em direção à grade. Eles atravessam
a grade e chegam ao receptor, contribuindo para a
corrente I de receptor, caso a sua energia cinética seja
suficiente para superar a tensão contrária entre a
grade e o receptor.
A linha de reconhecimento I(U) (veja fig. 3) apresenta
um padrão semelhante ao da experiência de Franck-
Hertz no mercúrio, porém, em intervalos de tensão de
aproximadamente 19 V, ou seja, a corrente de
receptor cai a quase zero a partir de um valor U = U
já que os elétrons adquirem a energia necessária para
transferir energia a um átomo de neônio através do
choque inelástico. Ao mesmo tempo, observa-se uma
luminosidade cor de laranja nas proximidades da
grade, já que uma das passagens dos átomos de
neônio emite luz laranja. A zona luminosa se desloca
com o aumento da tensão U para o catodo;
paralelamente, a corrente de receptor I volta a
aumentar.
Com uma tensão U = U
de receptor cai drasticamente; e observam-se duas
zonas luminosas: uma no meio entre o catodo e a
grade e outra diretamente na grade. Os átomos
podem aqui adquirir tanta energia após o primeiro
4 − 12 V
9 V
1,2 − 10 V
aprox. 130 x 26 mm Ø
aprox. 190x115x115 mm³
aprox. 450 g
ainda mais alta, a corrente
2
choque que eles podem excitar um segundo átomo de
neônio.
Com o aumento das tensões, podem ser observadas
outras quedas da energia de receptor e outras
camadas luminosas.
A linha de reconhecimento I(U) apresenta várias
máximas e mínimas: a distância da mínima é de
aproximadamente ΔU = 19 V. Isso corresponde às
energias de excitação de nível 3p no átomo de neônio
(veja fig. 4), que com grande probabilidade são
excitados. A excitação de nível 3s não pode ser
totalmente desprezada e forma uma subestrutura na
linha de reconhecimento I(U).
As zonas luminosas são zonas de alta densidade de
excitação e correspondem à queda de corrente na
linha de reconhecimento I(U). É criada uma nova
camada luminosa a cada vez que se aumenta U em
aproximadamente 19 V.
Observação
O primeiro mínimo não está em 19 V, mas é
deslocado na proporção da chamada tensão de
contato entre o catodo e a grade.
As linhas espectrais do neônio emitidas podem ser
facilmente observadas
espectroscópio (1003184 / U21877) quando se opta
pela tensão máxima U.
Para a execução da experiência são necessários os
seguintes aparelhos adicionais:
1 Aparelho para a experiência de F/H (230 V, 50/60 Hz)
ou
1 Aparelho para a experiência de F/H (115 V, 50/60 Hz)
1 Osciloscópio analógico, 2 x 30 MHz 1002727 / U11175
1 Cabo HF, 1 m
2 Cabos HF, BNC/conector de 4 mm 1002748 / U11257
,
1
Cabos de segurança para experiências
•
Deixar primeiro o aparelho operacional desligado
com todos os botões virados totalmente para a
esquerda.
•
Efetuar as conexões conforme a figura 2.
•
Ligar o aparelho operacional, o aparelho
encontra-se no modo de rampa.
•
Operar o osciloscópio no modo XY com o ajuste
x = 1 V/Div e y = 2 V/Div.
•
Elevar lentamente a tensão de aquecimento até
que o filamento de aquecimento comece
levemente a iluminar avermelhado. Depois
2
e medidas
5. Utilização
1012819
1012818
1002746 / U11255
com o