弗兰克-赫兹试验课件

1、夫兰克赫兹实验班级：电科091姓名：陆遥学号：09461120引言 1913 年丹麦物理学家玻尔（NBohr）提出并建立了玻尔原子模型理论，认为有原子能级存在。光谱学的研究证明了原子能级的存在，原子光谱中的每根谱线都相应 表示了原子从某一较高能态向另一较低能态跃迁时的辐射。然而，原子能级的存在除了可由光谱研究推得外，1914 年德国物理学家夫兰克和赫兹用慢电子与稀薄气体原子碰撞的方法，使原子从低能级激发到高能级。通过测量电子和原子碰撞时交换某一定值的能量，观察测量到了 汞的激发电位和电离电位，直接证明了原子内部量子化能级的存在，也证明了原子发生跃迁时吸收和发射能量是完全正确的、不连续的，为早一

2、年玻尔发表的原子结 构理论的假说提供了有力的实验证据。 他们因此而分享了1925 年诺贝尔物理学奖。其实验方法至今仍是探索原子结构的重要手段之一。 玻尔因其原子模型理论获 1922 年诺贝尔物理学奖，而夫兰克与赫兹的实验也于 1925年获此大奖。夫兰克-赫兹实验与玻尔原子理论在物理学的发展史中起到了重要的作用。 实验目的1.用实验的方法测定氩原子第一激发电位，从而证明原子分立态的存在。2.练习使用微机控制的实验数据采集系统。实验原理1 原子具有分立的能量E1，E2，到En，正常状态的原子不辐射也不吸收能量，称为稳定态。当原子内电子受激发从低能级跃迁到高能级时，称原子处于受激状态。2 原子在能级

3、间跃迁时，从一定态Em跃迁到另一定态En，要发射或吸收一定的能量，并且满足普朗克公式： hv=Em-En （式中h为普朗克常量, 为辐射或吸收电磁波的频率.） 设氩原子的基态能量为E0，第一激发态的能量为 E1 ，初速为零的电子在电位差为V的加速电场作用下，获得能量为 eV，具有这种能量的电子与氩原子发生碰撞，当电子能量 eV E1-E0 时，电子与氩原子只能发生弹性碰撞，由于电子质量比氩原子质量小得多，电子能量损失很少。 如果 eV E1-E0 = E，则电子与氩原子会产生非弹性碰撞，氩原子从电子中取得能量E，而由基态跃迁到第一激发态，E = eVC。相应的电位差VC即为氖原子的第一激发电位

4、。电子撞击P板产生电流IP经VG2K加速电子与Ar原子碰撞加热灯丝阴极产生热电子减速电压夫兰克赫兹实验仪面板电源开关UG2输出IP输出自动/手动快速/慢速电压显示选择IP显示IP放大选择电压显示UF调节UG1调节UP调节UG2调节实 验 内 容1. 根据仪器标签确定：灯丝电源电压、VG1K、VG2A 。注意VG1K不得超过82V。2.手动测量氩原子的IP-VG2K曲线，每变化1.0V测量一个点，选择60-80个数据作图，标出峰值，取第一个峰U1和第六个峰U6，利用 Ug=(U6-U1)/5 计算出氩原子的平均第一激发电位，和参考值Ug=11.39V 比较。3.测量出氩的第一激发电位U1.实验数据处理不确定度注意事项1.所有仪器应在接线检查无误后才能开启电源。开关电源时应将调节电位器左旋至零。2.在调节VG2和Vf时注意VG2和Vf的变化，VG2和Vf