Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Портис А. -> "Физическая лаборатория" -> 64

Физическая лаборатория - Портис А.

Портис А. Физическая лаборатория. Под редакцией Русакова Л.А. — М.: Наука, 1972. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): fizlab1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 116 >> Следующая

Имеется еще одна проблема, которую мы можем исследовать экспериментально. Это вопрос о спектре импульсов после пересчетной схемы. Пусть импульсы на входе пересчетной схемы имеют среднюю скорость г, а на выходе r/S, как показано на рис. 7. Являются ли выходные импульсы случайно распределенными во времени? То есть могут ли они описываться распределением Пуассона? Каково стандартное отклонение заряда AQ, если эти импульсы проходят через фильтр с постоянной времени т?
Вероятность того, что за время Д? на вход поступит п импульсов, дается формулой (15)
Р*Лп) = (пГе-?. (32)
1 1 JL-L-L_ Пересчет pa S 1 '
Г r/S
Рис. 7.
п
где п=г At. Вероятность наблюдения т выходных импульсов за тот же временной интервал должна быть равна сумме вероятностей поступления на вход схемы от т5 до (т+1) 5 импульсов
ЛшхИ= ? Й"^. (33)
п = тЭ
Если 5 достаточно мало, так что Рвх (п) медленно меняется в интервале Ал=5, то выражение (33) можно переписать в виде
Р№(т) = &-"^4^. (34)
Наконец, если А? — достаточно большой интервал, так что тЗ велико, мы получаем гауссово распределение
РБЫАгп)^-^е-^-^\ (35)
где а = Ут/8= УИ/З. _
Заметим, что стандартное отклонение равно Vт/8, а не Vт , как для случайно распределенных импульсов. Таким образом, выходные импульсы расположены более равномерно, чем это следовало бы для случайного распределения.
При наличии пересчетной схемы вы можете проверить, что флуктуации заряда теперь будут характеризоваться формулой
А$=уГга> <36>
где г — средняя скорость поступления входных импульсов.
204
Р а б о т а 3.3. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ
Здесь мы будем изучать физические процессы, связанные с работой вакуумного диода. В Р.3.4 будут измерены флуктуации тока в этом приборе. На основе этих измерений мы определим заряд электрона.
Для этих измерений весьма удобно использовать вакуумный диод типа. Ferrant і GRD7, показанный на рис. 1. Катод представляет собой вольфрамовую нить диаметром 0,125 мм. Он окружен цилиндрическим анодом с внутренним диаметром 0,65 см. Заметим, что анод разделен на три секции. Наружные секции называются
Рис. 1. Рис. 2.
охранными кольцами. Они имеют потенциал центральной секции и служат для уменьшения рассеянного поля вблизи от нее.
Вольфрамовая нить нагревается до температуры 2300+2600 °К-Электроны, испущенные катодом, попадают на анод, находящийся под потенциалом 0^-(+300) в. Типичные вольтамперные характеристики при различных температурах катода показаны на рис. 2. Мы отметим два различающихся режима работы диода. При низких анодных напряжениях V катод окружен плотным облаком пространственных зарядов, которые непрерывно испускаются и поглощаются. На анод попадают только те электроны, которые достаточно далеко отходят от катода. В этих условиях изменение потенциала внутри лампы и ток / определяются пространственным зарядом. По мере увеличения анодного напряжения все больше и больше электронов вырывается из области пространственного заряда и попадает на анод. При достаточно больших токах пространственный заряд исчезает и ток ограничивается лишь скоростью эмиссии электронов с катода. Поведение пространственного заряда в диоде и распределение потенциала для различных режимов работы представлены на рис. 3.
Зависимость тока насыщения от температуры описывается формулой Ричардсона — Дашмена
/ = ЛГ2е-<Р/*г, (1)
205
где / — ток, приходящийся на единицу площади, <р — работа выхода для металлической поверхности (около 4,5 эв для вольфрама) и к — постоянная Больцмана. Для вольфрама А имеет величину порядка 75 а/(сж2*град?). Формула (1) выводится в элементарных учебниках по статистической физике. Количество электронов которые имеют достаточную энергию для того, чтобы вырваться

К А а) ^ Е
ф
К
6)
И А
д)
Рис- 3. Рассмотрим поведение вакуумного диода в разомкнутой цепи. В лампе будет накоплен пространственный заряд («). Распределение потенциала в диоде будет таким, как показано на рисунке. Электрическое поле равно нулю на аиоде (б). Если к диоду приложить небольшую разность потенциалов, то через него начнет течь ток (в) и точка, в которой поле равняется нулю, будет перемещаться к катоду (г). При очень больших напряжениях на диоде пространственный заряд исчезает (д) и электрическое поле в Дноде становится однородным (е).
из металла, пропорционально о?е-<р/*Г, где V — скорость вылета. Поток частиц пропорционален кляилег^лт. И, наконец, среднее значение квадрата скорости пропорционально Т. Отсюда следует выражение (1). В режиме пространственного заряда плотность тока следует закону
'-/?(*)¦'*. (2)
где й — расстояние между катодом и анодом, причем предполагается, что поверхности электродов плоскопараллельны.
206
Будем считать, что те электроны, которые вышли из области пространственного заряда, ускоряются по направлению к аноду без столкновений. При движении в области положительного потенциала происходит увеличение кинетической энергии электрона за счет уменьшения его потенциальной энергии. Пренебрегая начальной тепловой скоростью электронов, можно написать
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 116 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed