夫兰克-赫兹实验原理

图5.1.仅供个人参考图5.1.【实验目的（）测定氩子的第一激发电位，证明原子能级的存在。（）分析温、灯丝电流等因素对（夫克赫兹）实验曲线的影响。（）了解在观世界中，电子与原子的碰撞存在几率性。【实验原理根据玻尔提出的原子理，原子只能长久地留在一些稳定状态（即态每状态对应于一定的能量值定态能量是分立的子只吸收或辐射相当于两定间能量差的能量果处于态的原子要生状态变具备的能量不能少于原从基态跃迁第一激态时所需要的能量。为原子从低能E向能级E跃迁，可以通过吸收一频n实现，其光子的能量由式决定：E

（其中：普朗克常量h×10-34J·也可能通过与具有一定量的电子碰来实现若与之碰撞的电子是在势差U的加速下，速度从零增加到v并将全能量交给原子，则1eU2

E

（由于E－E有确定值，对应的U就该有确定的吸收电子能量从基态跃到第一激发时，相的U称为势。夫兰克-赫兹验原理图实验中原子与电子碰撞在弗兰克-赫兹（）内的夫兰克-兹管在圆柱状玻璃管壳中沿向或轴向依丝、阴极K网状栅极及极A有的在极K和栅极有第一阳极。管内抽取至真空后充入高纯氩其1充以不同元素的气体就以测出相应素的激电势。

夫兰克-赫兹实验原理图

大小。当原子第一激发电进行的。一般次安装加热灯之还安装他元素。管内设氩原子的基态能量为，第一激发的能量E，初速为零电子在电位为U的加12电场作用下量为种能的电子与氩原子发生碰撞eU<00

2－时电子与氩原子只能发生性碰撞，由电子质比氩原子质小得多电子能量损失很1少。如eU≥－＝电子与氩原会产生非弹性碰撞。氩子从电子中得能021由基态跃迁到第一激发＝的电差U即为夫兰克-赫兹管管内电位分布00的第一激发电位。在充氩的夫兰克-赫兹管，电子由热阴极发出，

氩原子极K和栅极之间的加速电压

使电子加速。在板极A和栅

极G之间加有减速电压U，内电位分布图，当子通过

KG空间进入GA空间时，如果能量大于

就能达到板极形

成

板流。电子在KG空间与原子发生了非弹性碰撞，电子余的能量小于，则电子不能到达板极，板极电流将

本身剩会随栅极电压增加而减少。实时使U不得用于商业用途

逐渐增加，仔细观察板电压的变化我们将察到如图夫兰克-赫兹管的-U曲线

仅供个人参考随着U

图的增加，电子能量增加当电子与氩子碰撞还留下足够的能量以服GA空间的减速场而到达板A电流又开始上升电子KG空间得的能量＝20时，电子在KG空间会因二次性碰撞失去能量，从而造成第二次板极电流下降。在U

较高的情况下，电子在向栅极的路中，将氩原子发生多次非弹性撞。只要U＝nU（＝12…生这种碰撞在I

UAGK

曲线上将出现多次下降对于氩，曲上相邻两峰（或谷）对的U之差为原子的第一激发电位。如果氩原子从第一激发又跃迁到基，这就当有相同的能量以光的式放出，其长可以计算出来：h

＝eU，实验中确实能观察到些波长的谱。0不得用于商业用途

仅供个人参考仅供个用学习、究不得用商业用。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl'étudeetrechercheuniquementàdesfinspersonnelles;pasàdesfinscommerciales.тоькодлялюдей,которыеиспольую