Опис експерименту

Розсіювання електронів у роботі досліджується за допомогою тиратрона – електронної лампи, заповненої розрідженим інертним газом. Принципова схема вимірювань показана на рис. 3.

Електроди тиратрона – катод К, прискорююча сітка С, колектор Кл і анод А з’єднуються між собою. На електроди від джерела регульованої напруги ДРН подається певний позитивний потенціал стосовно катода К. Як наслідок, між катодом і сіткою для електронів створюється прискорююче поле, в той час як між сіткою й анодом поле практично відсутнє. Емітовані катодом електрони прискорюються сіткою і влітають у напрямку анода в область, вільну від поля, де їхній подальший рух визначається тільки розсіюванням на атомах газу. При цьому не розсіяні електрони потрапляють на анод і створюють відповідний анодний струм І.

Ідея експерименту полягає в тому, що, кінетична енергія електронів, які влітають в область між сіткою та анодом, визначається прискорюючою напругою V, що подається на сітку : . Тому, вимірюючи вольт-амперну характеристику (ВАХ) тиратрона, тобто залежність анодного струму від напруги І( ), можна отримати відомості про залежність розсіювання електронів на атомах від їх (електронів) енергії й спостерігати ефект Рамзауера (рис. 4).

Анодний струм пропорційний числу електронів , що попадають на анод за 1 с, тобто потоку не розсіяних електронів. Кількість таких електронів залежить від:

а) - кількості електронів, що проходять крізь прискорюючу сітку за 1 с. При малих напругах вона слабко залежить від (повільно монотонно зростає);

б) імовірності зустрічі електрона з атомом, яка залежить від розмірів атомів газу, їхньої концентрації та відстані між сіткою й анодом. (Усі ці параметри не залежать від );

в) імовірності того, що при зустрічі з атомом електрон пройде область атома без розсіювання, тобто - від прозорості атома, яка залежить від енергії електронів, а отже, від .

З розглянутих факторів лише прозорість атомів істотно залежить від прискорюючої напруги . Тому, вимірюючи ВАХ тиратрона, ми фактично вимірюємо залежність D(E) і можемо експериментально дослідити ефект Рамзауера й визначити енергію електронів Е₁, при якій вони проходять через газ майже без розсіювання на атомах.

Для вимірювання ВАХтиратрона в анодне коло (рис. 3) включений мікроамперметр, а між сіткою та катодом - вольтметр. Але покази вольтметра відрізняються від прискорюючої напруги через наявність зовнішньої контактної різниці потенціалів між сіткою і катодом , яка задається в інструкції на робочому місці. Це обов’язково треба враховувати при обробці експериментальних даних і прискорюючу напругу визначати за формулою:

(8)

Примітка. У вимірювальну установку може бути включеним осцилограф для візуального спостереження ВАХ. Одначе, виміри й у цьому випадку необхідно робити за допомогою стрілочних приладів.