弗兰克—赫兹实验报告

1、实验十六 弗兰克赫兹实验预习报告 t/3(VJ%“-IiI 7 弘邛7Q b ” 2 2小I 侈九 II- QOyP1 唧“7S。幽a 7輛“3821枯2.4知巧y ewy MM “斥就l发开物囊符w卜绍%7/5SA W 6 I、I*。7 75/ /373 ffo Sbl H “ 耳卜7池 巧-7夕0 十【亦 /7%”/钿 723汀 3 7H 牛32汚 %335 眾拜订 H 办 $ H- P 谒MS m - 7/ 沪2 7% 冷$-2S侶 %-L州Vq166彳头Q7SlH 纟亠彳 卜乡伸 / 55WMl%-T6叶牛珂 *女a 刘7舛 奂 * g o 纠87759-余讥 W 歼“ 几计列 /W

2、A- Z %7/卄L s 3”0 “ - H 4 S g70* 2 回吩心伽 刃.卄 e7p 十65PSA丿如 艸T、oq 吩餌 %7/。 g7 *0的 ”伤 c-!.W &!72-7i%f 9/7畀 % 2QW=25/ )労 2卄$M Tj q 3 列一” 5/ 2” 斜5 茫 门/* 4 J旅 O-2 n”教师签字，诃$ 2%实验数据及处理。表 1 第一激发电位测量数据序号123456VG2K（ V ） （第一组）213143546678I（ A） （第一组）0.7841.2011.6362.1492.6853.262VG2K（ V ） （第二组）213143546678I（ A） （第二

3、组）0.7841.2051.6362.1492.6833.262VG2K（ V ） （第三组）213143546678I（ A） （第三组）0.7961.2101.6412.1402.6853.301VG2K（V） （平均值）213143546678I（ A） （平均值）0.7881.2051.6382.1462.6843.275表 2 手动数据记录VG2K101112131415161718IA0.0030.0980.2540.3610.4430.5150.580.6330.64VG2K192021222324252627IA0.6780.7080.720.7120.680.6380.619

4、0.6720.79VG2K282930313233343536IA0.931.0621.1651.2221.2171.1431.0090.8390.71VG2K373839404142434445IA0.7380.9391.1951.4331.6171.7191.7191.6061.385VG2K464748495051525354IA1.0860.8120.7641.0161.3891.7522.0432.2312.294VG2K555657585960616263IA2.2161.9931.6451.2350.9370.9981.3641.8362.273VG2K6465666768697

5、07172IA2.6082.812.862.752.482.0791.6191.3011.358VG2K737475767778798081IA1.7282.222.7023.093.3483.4473.3793.1412.751VG2K82IA2.2761) 对于自动测量的数据利用逐差法求氩的第一激发电位。如表一，取 3 组实验数据，取平均值作为实验数据，以减少误差 根据表一数据，得出逐差处理数据：序号 i123(Ui+3 Ui)/V333535求平均值：13? = 3 31(?+3- ?)? = 34.33V故 U0平均值为 U1 = 11.44VU理 = 11.61 V11.44-11.

6、61 U0 相对误差：11.61 100% = -1.46%求不确定度：1SA = 6-1 16(?- ?1)2 = 1.3728V?仪 = 0.1V合成不确定度 ? = ?2 + ?仪2 = 1.3764V故 U 0 = (11.44 1 .37) V2) 对于手动测量的数据利用最小二乘法求氩的第一激发电位。根据表二数据做出曲线：从图中可看出 I极大时对应的电压，在 I 的第三个极大时对应的 U有两个，则可以取其 平均值。表三 手动测量得到的峰序数对应的 VG2K（ V）峰序数123456VG2K（ V）213142.5546678利用 MATLAB 进行最小二乘法处理数据：UG2K n拟

7、合曲线利用最小二乘法得出UG2K = 8.6 + 11.74nb = 8.6U0 = 11.74 R2 = 0.9989显然，氩原子第一激发电位：U0= 11.74VU 理 = 11.61 V11.74-11.61U0相对误差： 11.74-11.61 100% = 1.12 %U0 的不确定度：? =?2= 0.0135 S = 0.0135*8.6 = 0.1161 V?-2?U0?2 + ? 仪 2 = 0.1532 V故： U0 = （11.740.15）V4数据分析。得到的数据有误差， 自动测量时结果偏大， 手动测量时结果偏小， 出现此现象的主要原因是 因为有误差，如下：1）温度的微

8、小变化引起的误差； 2）读数时的视觉误差；3）仪器自身的误差。开始阶段电流变化不明显，误差可能较大。三思考题。1. U GKU-I 曲线电流下降并不十分陡峭，主要原因是什么？答：主要是测不准效应，由于电子的受激跃迁是一个非常快的过程（10-15 /s）,根据测不准原理，基态和激发态之间的能量差会有一个很大的不确定值，导致谱峰变宽。另外， 因为 K 极发出的热电子能量服从麦克斯韦统计分布规律,因此极电流下降不是陡然的 ,而是在极大、极小值附近出现的“峰”、“谷”有一定宽度2.I 的谷值并不为零，而且谷值依次沿U GKU 轴升高，如何解释？答： 与原子碰撞后的电子还会再被电场加速， 有些还会到达收集电极。 随着施加的电 位增高，这种碰撞后的电子到达收集电极数量增大。故谷电流增大。3.第一峰值所对应的电压是否等于第一激发电位？原因是什么？答：不等于。如果由于热运动受激，电子在最低激发态上的占据数等于，或大于基态 的电子数，那么 第一峰值所对应的电压就不等于第一激发位。4写出氩原子第一激发态与基态的能级差。答： ?E = eU = 1.610-1911.61 J 1.8576 10-18 J5请对不同工作条件下的各组曲线和对应的第一激发电位进行比较，