实验课夫兰克赫兹实验

实验课夫兰克赫兹实验第1页，共16页，2023年，2月20日，星期六弗兰克G.赫兹(JamesFranck,1882-1964)(GustavHertz,1887-1975)

1925年诺贝尔物理学奖授予德国格丁根大学的弗兰克和哈雷大学的G.赫兹以表彰他们发现原子受电子碰撞的定律.第2页，共16页，2023年，2月20日，星期六尼尔斯·玻尔（NielsBohr,1885-1962）丹麦物理学家，哥本哈根学派的创始人。1885年10月7日生于哥本哈根，1903年入哥本哈根大学数学和自然科学系，主修物理学。1907年以有关水的表面张力的论文获得丹麦皇家科学文学院的金质奖章，并先后于1909年和1911年分别以关于金属电子论的论文获得哥本哈根大学的科学硕士和哲学博士学位。随后去英国学习，先在剑桥J．J．汤姆孙主持的卡文迪什实验室，几个月后转赴曼彻斯特，参加了以E．卢瑟福为首的科学集体，从此和卢瑟福建立了长期的密切关系。背景知识1.波尔简介第3页，共16页，2023年，2月20日，星期六2.玻尔的氢原子理论：①.电子轨道半径的量子化：②.原子能量的量子化：pmS第4页，共16页，2023年，2月20日，星期六

3.玻尔假设：(1)原子只能较长久地停留在一些稳定状态，简称“定态”，原子在这些状态时不发射也不吸收能量，各定态的能量是彼此分隔的．原子的能量不论通过什么方式发生改变，只能使原子从一个定态跃迁到另一个定态；(2)原子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收辐射能量时，辐射的频率是一定的．如果用和代表有关二定态的能量，辐射的频率决定于如下关系：式中

为普朗克常量．第5页，共16页，2023年，2月20日，星期六

在玻尔提出原子结构的量子理论后，弗兰克(J．Franck)和赫兹(G．Hertz)在1914年在用慢电子轰击稀薄气体原子做原子电离电位测定时，偶然地发现了原子的激发能态和量子化的吸收现象，并观察到原子由激发态跃迁到基态时辐射出的光谱线，测定了汞的中肯电压U0=4.9V,从而直接证明了玻尔原子结构的量子理论，为此他们获得了1925年的诺贝尔物理奖。4.弗兰克-赫兹杰出贡献第6页，共16页，2023年，2月20日，星期六实验目的

1.了解F-H四极管基本结构与工作原理，2.了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像，

3.测绘氩原子的IA-UG2K曲线。实验仪器

1.FB808A夫兰克-赫兹实验仪一台，2.双踪是波器一台。实验原理1.实验原理图2.物理过程3.IA-UG2K

曲线第7页，共16页，2023年，2月20日，星期六1.F-H四极管示意图UG1K:第一栅极电压；UG2K:加速电压；UG2A：反向拒斥电压；第8页，共16页，2023年，2月20日，星期六当电子的加速电压UG2K<原子第一激发电势U0电子与原子碰撞没有发生动能与内能的交换。为“弹性碰撞”电子碰撞前后速度不变物理过程第9页，共16页，2023年，2月20日，星期六当电子的加速电压U2k≥U0时管中子与原子碰撞发生“非弹性碰撞”有动能与内能的交换！电子碰撞后速度变慢，原子会辐射光子物理过程第10页，共16页，2023年，2月20日，星期六U1U1U1U1U1KG2AUG2IAU1:原子的第一激发电势(电位11.5V)第11页，共16页，2023年，2月20日，星期六实验仪器U1U1U1U1U1UG2IA1、FB808A微机型弗兰克-赫兹实验仪2、双踪示波器第12页，共16页，2023年，2月20日，星期六实验内容1、仪器加热10分钟后，开机时仪器默认为“手动”工作状态，此时，对应的“手动”指示灯亮。2、设定夫兰克一赫兹管的各工作参数：按标签设置。4、测量氩原子的曲线，第13页，共16页，2023年，2月20日，星期六注意：1、各电压值须按照给定值进行设置；2、UG2K设定终止值不要超过85V。3、手动测试完毕后，尽快将UG2K减为零。【数据与结果】1、根据表格表2，详细记录实验条件和相应的值，

2、在方格纸上作出曲线图，分别用逐差法处理数据，求得氩的第一激发电位值及计算相对误差（11.5V）10.010.511.011.5…...85.0…...第14页，共16页，2023年，2月20日，星期六求相对误差Er，理论值11.55V.实验曲线-用坐标纸第15页，共16页，2023年，2月20日，星期六思考题灯丝温度对实验结果有何影响？波尔是丹麦物理