PhyExp Wiki Разряд Луминесцентно Разряд

Въведение

Тлеещият разряд (2) стр. 25 е явление, което се появява при определени условия на налягане и потенциална разлика в газовете. След това газът се йонизира и образува така наречената плазма (2) страница 11 (състояние, силно представено във Вселената, а именно повече от 99%), състояние, при което йони и електрони образуват "супа", като цяло неутрална. При други условия, които ще обясним по-късно, плазмата може да бъде разпределена чрез образуване на ивици (1) (редуване на тъмни зони и зона, богата на плазма). Именно този феномен предлагаме да проучим тук, по-точно разпределението на ивиците, както и условията на поява на нажежен разряд.

луминесцентно

Теория

В този раздел първо ще обясним явленията, които се случват по време на нажежен разряд, след това от няколко формули, за да разберем връзките, които съществуват между различните параметри, за да можем да ги варираме. .

Феномен

Различните региони на явлението.

Представяме по-долу зоните, пресечени последователно от електроните (отдясно наляво на изображението по-горе)

  1. Катоден регион: натрупване на положителен заряд, който образува светеща обвивка
  2. Crokkes Dark Space: електроните се ускоряват, но нямат достатъчно енергия за йонизиране на атомите/молекулите, присъстващи в тръбата, стойността на електрическото поле намалява бързо в пространството.
  3. Отрицателен блясък: електроните имат достатъчно енергия за създаване на йонизация, поява на амбиполярно поле (електрическо поле, противоположно на приложеното поле поради делокализацията на зарядите)
  4. Тъмно пространство на Фарадей: Електроните губят енергия по време на преминаването си в отрицателно сияние, те започват да се ускоряват отново (амбиполярното поле (1) намалява, защото йоните са на голямо разстояние от електроните)
  5. Положителната колона: Пристигнали на определено разстояние от отрицателното сияние, електроните са възвърнали енергията, необходима за йонизиране на средата. Те губят част от енергията си при сблъсък с газови молекули и се ускоряват отново по-бавно, отколкото в края на тъмната зона поради слабото амбиполярно поле, индуцирано от локалната йонизация на средата. Тогава сме в тъмна зона. Феноменът се възпроизвежда веднага щом електроните придобият достатъчна скорост и т.н.
  6. Анодна област: Наблюдаваме същия феномен, както за района на катода.

Формули

Законът на Пашен

Този закон (4) предсказва съществуването на праг на потенциална разлика, от който е възможна появата на плазма. Този праг зависи пряко от произведението на налягането и междуелектродното разстояние.

  • е налягането на газа (в тора).
  • е разстоянието между катода и анода (в см).
  • и са константи, които зависят от естеството на газа и състава на електродите.

Законът на Голдщайн-Венер

Този закон (5) ни дава връзка между диаметъра на тръбата, налягането и разстоянието между 2 последователни ивици (светла линия + тъмно пространство, вижте изображението по-горе) в случай на неподвижни ивици.

  • е налягането (в Torr).
  • е радиусът (в см).
  • е константа, която зависи от естеството на газа и която не е същата като тази на закона на Пашен.

Експериментален протокол

Цел на нашия опит

Ще се опитаме да проверим законите на предходната част в случай на околен въздух.

  • За закона на Пашен ще се опитаме да вземем различни стойности на $> за различни стойности на и и ще се опитаме да съпоставим стойностите на $> според закона на Paschen като функция от произведението на и да получим стойностите на и особено на (само от 2, които бихме могли да намерим за въздух).

Оборудване

вижте цифрите на снимката по-долу

  • [1] Цилиндрична тръба с дължина 15 см и диаметър 3 см

phyexp/uploads/D% C3% A9charge/Montage.png "/>
снимка на събранието

Състояние на появата на явления

  • За появата на нажежен разряд: просто е необходимо да бъдете при достатъчно ниско налягане, за да може нашият генератор да приложи разлика в потенциала, достатъчна за йонизиране на средата.

Процес

  1. Регулиране на разстоянието между електродите благодарение на телескопичната тръба и затварянето на тръбата
  2. Затваряне на клапана
  3. Ниско налягане
  4. Регулиране на налягането чрез регулиране на клапана
  5. След като се достигне сравнително ниско налягане (по-малко от 10 тора), подаване на потенциална разлика между електродите
  6. Измерване
  7. Спиране на генератора
  8. Спиране на помпата
  9. Отваряне на клапана
  10. Отваряне на тръбата

Измерване

  • За ивиците: Оформяме непрозрачен „звънец“ около тръбата, под която имаме камера. Камерата е поставена пред тръбата със стандарт, ясно видим на нивото на тръбата (или дори да вземе самата тръба като стандарт, ако е видима). Веднага след като се появят ивиците, изчакваме явлението да се стабилизира и правим снимка. След това можем да анализираме снимката, за да получим разстоянието между ивиците от софтуер, който дава броя на пикселите между две точки на снимка, и благодарение на стандарта се връщаме към реалното разстояние между 2 ивици. Уверяваме се предварително, че няколко ивици се виждат на снимката, за да можем да вземем като стойност средната стойност на отбелязаните на снимката. В тези експерименти се използват тръби с дължина 50 cm за вътрешен диаметър 3,4 и 4,3 cm.

Наблюдения, резултати и несигурности

Наблюдения

На ивиците

Това е, което може да се постигне с тръби 6-7 пъти по-дълги от диаметъра. Не успяхме да получим напълно стабилен гребен разряд. Въпреки това успяхме да наблюдаваме стабилни "зони" за около десет секунди (вижте лявата част на тръбата във второто видео по-долу около 15 секунди). Това са стабилните зони, които направихме на снимки и които ще използваме в следващата част. На трите снимки по-долу белите скоби се използват за обозначаване на въпросната област.