夫兰克――赫兹实验汇总

1、实验二夫兰克赫兹实验一、实验目的：(1) 认识原子存在的能级测定氧原子的第一激发电位二、实验仪器：(1) 夫兰克赫兹实验仪一套也可采用示波器、记录仪或计算机接受Ip三、实验原理一九一四年，夫兰克一一赫兹发现水银放电管中水银蒸气的原子，有选择的吸收某一具有特定动能的电子的能量。这种能量的吸收可用电子管电流值的变化表示出来，这个电流的变化随着电子加速电压的增加具有明显的周期性和等间距的极大和极小值，这就是夫兰克一赫兹实验。今天我们用作夫兰克-赫兹实验的放电管是充氧的放电管。因为氧气在常温下是气体，所以不必加热，温度变化对实验值几乎没有影响。L_jK图电子与原子碰撞过程可以用以下方程表示：O1O11

2、-mv2MV2mv'MV'Ee22e2其中me是电子质量，m是原子质量，V是电子的碰撞前速度，v'是电子碰撞后速度，Ae为内能项。由于原子的内能是不连续的，所以电子的动能小于原子第一激发态时，电子与原子发生弹性碰撞AE=0。当电子的动能大于原子的第一激发态时，电子的动能转换为原子的内能近=巳。E1为原子的第一激发态。在图中Vf为加热灯丝的阴极电压，在其作用下产生热电子。在阴极和栅极之间加可调的加速电压VG2,热电子从阴极出发经过K-G之间的电场逐渐加速，当电子的动能与原子的第一激发态能量相同时，动能转换为原子的内能，电子动能损失。电子在电场作用下重新加速获得动能直到动能

3、重新等于原子的第一激发态能量或电子穿过栅极G。当电子穿过栅极G后受到G-P减速电场的作用，电子动能只有大于eVG-p才能达到阳极P形成阳极电流、。由此可以得到阳极电流|p与加速电压Vk工曲线如图。IIP(nA)L30-r；20-?X该曲线的明显特征是曲线相邻两峰值或相邻两谷值之间对应的电压差值等于待测气体的第一激发电位.从而证明原子能量状态的不连续.以上实验也可在栅极附近加一控制极栅极成为四极结构，如图(3)所示.UHLI巾VrVClgV图(3)图中G1为控制极其作是消除电子在阴极附近的堆积效应，起到控制电子流大小的作用四、仪器结构FD-FH-I夫兰克-赫兹仪结构如图(4)面板、图(5)后盖板

4、：J1图(4)面板(13(14)图(5)后盖盅（1）将所有电位器时针旋至0,将扫描开关（6）拨至手调，、电流增益波段开关）拨至100nA（或nA）、Ip输出（8）、VG2输出（5）通过Q9接头连接至示波器或其它记录设备仪上。（2）打开电源，将（Vg1、Vp）调节至参考参数（根据厂家所提供的参考参数）中的参考值，将Vg2调节至50V（示值为5.000），逐渐调节Vf使1P电流至300nA。（3）逐步调节Vg2观察'电流指示（5）即可得到、一Vg2关系。（4）如果是示波器观察将扫描开关（6）拨至自动扫描，扫描开关（7）拨至快速。（5）如果是记录仪或计算机记录将扫描开关（7）拨至慢速，以减少

5、快速扫描对信号的影响。六、注意事项在调节Vg2和Vf时注意Vg2和Vf过大会导致电子管电离，因为电子管电离后电子管电流会自发增大直至烧毁。虽然线路中加保护措施但是电离对阴极具有极大的破坏性，所以一旦发现、负值或正值超过10*A迅速关机，5分钟后重新开机。因此，将Vg2和Vf调至零都将无济于事，因为电离后的自持放电是自发的。七、实验要求（1）熟悉夫兰克-赫兹实验原理及实验方法.（2）选择最适宜的实验条件，测量L-Vg2曲线。并确定氧原子的第一激发电位。(1)电压指示：通过波段开关分别Vf、Vg、111*Vp、Vg2(衰减10倍)。(2) '电流增益波段开关：1*A、100nA、ionA、1nA。(3) 、电流指示：电流=波段开关指示值尺示值/100(如300K100nA/100=300nA).(4) 电源开关(灯具开关)。(5) Vg2输出(衰减10倍)。输出=Vg2/10。(6) VG2扫描开关：拨至“手调”时由多圈电位器调节；拨至“扫描”时由多圈电位器所调的电压扫描至0V。(7) Vg2扫描速度开关。(8) '输出：接示波器、记录仪或计算机接口。(9) 电压指示波段开关：改变电压表指示的电压。各电压的调节电位器