ВУЗ:
Составители:
…
n
α
ср
2. По полученным данным построить график зависимости ρ от t °C.
3. Из графика найдите значение ρ
0
методом экстраполяции и определите температурный коэффициент сопротивле-
ния α исследованного металлического проводника по формуле (4.14).
Для многих проводников, к которым относятся металлы, изменение α с температурой не очень велико. Если интер-
вал изменения температуры достаточно мал, то приближённо можно считать α постоянным, равным среднему его значе-
нию внутри рассматриваемой области температур.
Если ρ
0
есть удельное сопротивление при 0 °С, а ρ – его значение при t °С, то
ρ = ρ
0
(1 + αt) или ρ
0
= ρ / (1 + αt).
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) может быть как положительным, так и отрицательным. У всех
металлов сопротивление увеличивается с увеличением температуры, а следовательно, для металлов α > 0. Для всех чис-
тых металлов температурный коэффициент сопротивления близок к 1/273 = 0,00367. Некоторые сплавы имеют весьма
малое α, который равен относительному изменению сопротивления металла при увеличении его температуры на 1 °С.
,
)(
00
0
tt
i
i
i
−ρ
ρ−ρ
=α
(4.14)
где
t
i
– температура нагретого проводника; t
0
– температура окружающей среды.
4. Найдите основные источники погрешности при определении α и оценить точность, с которой получена его вели-
чина.
Контрольные вопросы
1. Объяснить механизм электропроводности металлов и полупроводников с точки зрения зонной теории твердого
тела.
2. Распределение Ферми-Дирака и его применение к выводу зависимости проводимости полупроводника от темпе-
ратуры.
3. Что такое энергия активации полупроводника? В чём суть метода её определения в данной работе?
Лабораторная работа 5
ОПЫТ ФРАНКА И ГЕРЦА
Цель работы:
1. Определить первый резонансный потенциал возбуждения атомов ртути и рассчитать длину волны соответствую-
щего перехода.
2. Исследовать процессы взаимодействия электронов с атомами ртути и рассчитать вероятность упругого и неупру-
гого взаимодействий.
Общие сведения
Суть опытов, предложенных и проведённых Франком и Герцем в 1913 году, состояла в нахождении потенциалов
ионизации атомов ртути, т.е. определении энергии ускоренного электрона в наполненной парами ртути трёхэлектродной
лампе, который, сталкиваясь с атомом ртути, мог отщепить слабосвязанный с ним внешний (валентный) электрон. Заме-
тим, что в том же году Н. Бор сформулировал свои постулаты.
Согласно идеям Бора, энергия электрона в атоме может принимать не произвольные значения, а лишь значения из
определенного дискретного набора. Эти значения получили впоследствии название энергетических уровней и показаны
на рис. 5.1. Энергетические уровни иногда называют оптическими уровнями, так как при любых переходах между ними
поглощаются или излучаются фотоны, длины волн которых лежат в видимой или соседних ей частях спектра. Из рисунка
видно, что энергия валентного электрона атома ртути в основном состоянии 1 равна
эВ42,10
1
−=E
. Другие энергетиче-
ские уровни соответствуют возбужденным состояниям 2, 3, 4 и т.д. Энергия первого возбужденного состояния 2 равна
эВ54,5
2
−=E
. Энергия, которая требуется для перехода электрона из основного состояния в возбужденное состояние (ли-
ния I на рис. 5.1), равна:
∆Е = Е
2
– Е
1
= – 5,54 – (–10,42) = 4,88 эВ. (5.1)
Эту энергию называют первым критическим потенциалом атома ртути. Если по какой то причине атом ртути перей-
дет в первое возбуждённое состояние, то электрон затем возвратится в исходное состояние (линия II) очень короткое вре-
мя (≈ 10
–8
с). Такой переход будет сопровождаться излучением фотона (стрелочка III) с энергией эВ88,4=
е
E и длиной
волны 253,6 нм. Из рисунка также видно, что энергия ионизации атома ртути равна 10,42 эВ.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- …
- следующая ›
- последняя »
