PhyExp Wiki Descărcare descărcare luminiscentă
Introducere
Descărcarea de strălucire (2) pagina 25 este un fenomen care apare în anumite condiții de presiune și diferența de potențial a gazelor. Gazul este apoi ionizat și formează ceea ce se numește plasmă (2) pagina 11 (stare foarte reprezentată în univers, și anume mai mult de 99%), stare în care ionii și electronii formează „o supă” în general neutră. În alte condiții pe care le vom explica mai târziu, plasma poate fi distribuită prin formarea de striații (1) (o alternanță de zone întunecate și o zonă bogată în plasmă). Propunem să studiem acest fenomen aici, mai precis distribuția striațiilor, precum și condițiile de apariție a descărcării strălucitoare.
Teorie
În această secțiune vom explica mai întâi fenomenele care au loc în timpul unei descărcări de strălucire, apoi din mai multe formule pentru a înțelege legăturile care există între diferiții parametri pentru a le putea varia. .
Fenomen
Diferitele regiuni ale fenomenului.
Prezentăm mai jos zonele traversate succesiv de electroni (de la dreapta la stânga pe imaginea de mai sus)
- Regiunea catodică: acumulare de sarcină pozitivă care formează o teacă luminoasă
- Crokkes Dark Space: electronii accelerează, dar nu au suficientă energie pentru a ioniza atomii/moleculele prezente în tub, valoarea câmpului electric scade rapid în spațiu.
- Strălucire negativă: electronii au suficientă energie pentru a crea ionizare, apariția unui câmp ambipolar (câmp electric opus câmpului aplicat din cauza delocalizării sarcinilor)
- Faraday Dark Space: Electronii au pierdut energie în timpul trecerii lor în strălucirea negativă, încep să accelereze din nou (câmpul ambipolar (1) scade deoarece ionii sunt la distanțe mari de electroni)
- Coloana pozitivă: Sosiți la o anumită distanță de strălucirea negativă, electronii au redobândit energia necesară ionizării mediului. Își pierd o fracțiune din energie atunci când se ciocnesc cu moleculele de gaz și sunt re-accelerate mai lent decât la capătul zonei întunecate din cauza câmpului ambipolar slab indus de ionizarea locală a mediului. Suntem atunci într-o zonă întunecată. Fenomenul este reprodus imediat ce electronii au dobândit o viteză suficientă etc.
- Regiunea anodică: Observăm același fenomen ca și în regiunea catodului.
Formule
Legea lui Paschen
Această lege (4) prezice existența unui prag de diferență de potențial de la care este posibilă apariția plasmei. Acest prag depinde direct de produsul presiunii și de distanța inter-electrod.
- este presiunea gazului (în torr).
- este distanța dintre catod și anod (în cm).
- și sunt constante care depind de natura gazului și de compoziția electrozilor.
Legea lui Goldstein-Wehner
Această lege (5) ne oferă o relație între diametrul tubului, presiunea și distanța dintre 2 striații succesive (o linie de lumină + un spațiu întunecat, vezi imaginea de mai sus) în cazul striațiilor staționare.
- este presiunea (în Torr).
- este raza (în cm).
- este o constantă care depinde de natura gazului și care nu este aceeași cu cea a legii lui Paschen.
Protocol experimental
Scopul experienței noastre
Vom încerca să verificăm legile părții anterioare în cazul aerului înconjurător.
- Pentru legea lui Paschen, vom încerca să luăm valori diferite de $> pentru diferite valori ale lui și, și vom încerca să potrivim valorile lui $> în conformitate cu o lege Paschen în funcție de produsul și pentru a obține valorile și mai ales ale (numai din cele 2 am putut găsi pentru aer).
Echipament
vezi numerele pe fotografia de mai jos
- [1] Un tub cilindric de 15 cm lungime pe 3 cm în diametru
phyexp/uploads/D% C3% A9charge/Montage.png "/>
fotografia adunării
Starea apariției fenomenelor
- Pentru apariția descărcării de strălucire: este doar necesar să fim la o presiune scăzută suficient de mică, astfel încât generatorul nostru să poată aplica o diferență de potențial suficientă pentru a ioniza mediul.
Proces
- Reglarea distanței dintre electrozi datorită tubului telescopic și închiderii tubului
- Închiderea supapei
- Presiune scăzută
- Reglarea presiunii prin reglarea supapei
- Odată ce se atinge o presiune destul de scăzută (mai puțin de 10 torr), livrarea unei diferențe de potențial între electrozi
- Luând măsurători
- Oprirea generatorului
- Oprirea pompei
- Deschiderea supapei
- Deschiderea tubului
Luând măsurători
- Pentru dungi: formăm un „clopot” opac în jurul tubului sub care avem o cameră. Camera este plasată în fața tubului cu un standard clar vizibil la nivelul tubului (sau chiar ia tubul însuși ca standard dacă este vizibil). De îndată ce apar dungile, așteptăm să se stabilizeze fenomenul și facem o fotografie. Putem apoi să analizăm fotografia pentru a obține distanța dintre dungi dintr-un software care dă numărul de pixeli între două puncte pe o fotografie și, datorită standardului, ne întoarcem la distanța reală dintre 2 dungi. Ne asigurăm în prealabil că mai multe dungi sunt vizibile pe fotografie pentru a putea lua ca valoare media celor notate pe fotografie. Tuburi de 50 cm lungime pentru 3,4 și 4,3 cm diametru interior sunt utilizate în aceste experimente.
Observații, rezultate și incertitudini
Observații
Pe dungi
Acest lucru se poate realiza cu tuburi de 6-7 ori mai lungi decât diametrul. Nu am putut obține o descărcare nervurată complet stabilă. Acestea fiind spuse, am reușit să observăm „zone” stabile timp de aproximativ zece secunde (a se vedea partea stângă a tubului în al doilea videoclip de mai jos în jurul valorii de 15 secunde). Acestea sunt zonele stabile pe care le-am făcut în fotografii și pe care le vom folosi în partea următoare. În cele trei fotografii de mai jos, acoladele albe sunt folosite pentru a indica zona în cauză.