夫兰克赫兹实验.ppt

1、1,夫兰克赫兹实验,2,实验目的 实验原理及方法 实验过程 实验解释 实验内容 注意事项 思考题,3,实验目的,的存在掌握F-H实验的基本思想,技巧以及实验装置的使用方法. 通过测量汞原子的第一激发电位,确认原子化能级.,返回,4,实验原理及方法,1.实验的基本思想 F-H 实验的基本构想是：如果当电子的动能小于或大于某一定值时。碰撞都是弹性的，仅当电子的动能等于某一定值时，碰撞才是非弹性碰撞，这说明原子状态是量子化的。这说明原子吸收动能后，从En-Em跃迁，即原子要么不吸收能量，要么只吸收两个状态差量的能量，若是电子在加速电场中加速，获得能量1/2mv2=eu=En-Em时才能引起原子状态的

2、变化。U为加速电压。 实验的具体实现 由于汞是单原子分子，能级分布简单。其原子质量远大于电子质量。FH实验通过被电场加速的电子和汞原子碰撞（非弹性）测量电子能量的损失情况,返回,5,实验过程,1.K,G之间加正向电压，电子在E作用下运动。 2.G,P之间加反向电压，电子穿过G达到P形成电流，作下图,返回,6,实验的具体实现 由于汞是单原子分子，能级分布简单。其原子质量远大于电子质量。FH实验通过被电场加速的电子和汞原子碰撞（非弹性）测量电子能量的损失情况以推断原子吸收能量的损失情况的推断原子吸收能量的规律。从而发现原子吸收具有确定数值的能量的证明原子具有分立能级的事实。 如图所示 在VF激发下

3、有电子从发射极射出，再教育UG1K的加速电压下加速，在此过程中与存在于其中的负原子碰撞，若UG1K未达到第一激发电压之前则随着其增大，电流表的读数不断增大，如果达到第一激发电压U0时，电子与汞原子发生非弹性碰撞，电流表的读数达到峰值，若继续增大UG1K，则电流表的读数急距下降。这是因为大部分电子与汞原子发生非弹性碰撞无法到达极板。即使穿过其能量也不足以克服UG2P的反向电压。继续增大就可以克服UG2P，则A表开始上升，以后每当到达UGK=NU0时都会出现峰值。随后开始下降原因与上面相同只不过一个电子经历N次碰撞，再克服反向压，绘制在图上有如下曲线。,返回,7,实验解释,如图641所示，将充汞的

4、FH 管安装在温度可调的加热炉(虚线框)内。给灯丝加6伏（不能高于6伏）的电压使其发射热电子。热电子在加热栅极G 的电压VKG 的作用下，电子获得E =eVKG 的能量，向阳极A 前进。在前进途中，电子与汞原子发生碰撞，同时在GA 之间加一较小的反向遏止电压 VGA，用来鉴别电子在碰撞中的能量损失情况。 电子在碰撞中若没有能量损失(弹性碰撞)，则穿过栅极G 的电子可以全部达到阳极A。所以阳极电流IA 将随VGA 的增加而单调上升。若电子在碰撞中损失了能量(非弹性碰撞)，其动能eVGA 的电子就将被遏止电压逼回栅极G,返回,8,实验内容,熟悉实验原理，实验装置结构及使用方法。 进行汞原子第一电位

5、的测量。 改变灯丝电压，观察实验曲线各有什么变化，分析原因。 改变温度，观察曲线各由于什么变化，分析原因。,返回,9,实验具体步骤,（）将实验仪器按图641安装好，连接温控器的控制信号线，确定无误后接通电源(注意:此时温控线后部接线端子带有市电，注意安全)。IA的屏蔽引线与地相连。 （）将FH 实验仪的各电源旋钮旋至最小值，接通电源，VGA 取2.0伏，灯丝取4.5伏（不能超过6伏）。 （）将温度设定为TC =80摄氏度（后简称“度”），温控器绿灯点亮，实验炉开始加热，当炉温升至设定温度时，红灯点亮，这时实验炉处于保温状态。几分钟后再将温度设定为TC =120度，待温度较稳定后开始实验。 （）

6、将VKG 调至略大于VGA 后，调节微电流测量仪电流输出IA 至0处。 （）将IA 的倍率开关拨至“10-9”最大档位，当炉温达到设定的TC =120度时，再逐渐增加VKG观察IA的数值变化，若IA的值很小，则可将倍率开关拨至“10-10”或“10-11”安倍档位。注意，在使用“10-12”安倍档位时，需慎用,不小心就会使微电流测量仪过载。 （）将VKG从0伏逐渐缓慢增加，每增加VKG1伏，仔细读取IA的对应数值。 （）分别设置TC为110度、100度、90度，重复上述步骤三次，将四组数据填入自拟的数据记录表格中，并在方格坐标纸作出IA（VKG）的曲线。在四个曲线中，选择其中较为理想的一个作为实验曲线，并在曲线上标出V0的值。 （）实验完毕后，首先将IA断开，再取掉加热炉电源，待炉温降至60度以下，关掉其它一切电源。,返回,10,注意事项,当炉温TC低于90度而VKG较高时，会产生管子的电离现象，因而IA骤然剧增，极易损坏FH管和微电流测量仪，此时，除应立即关掉VKH外，还应断开IA断开的连线。 本实验连线较多，三路电源绝对不能连错，通电前应按图641仔细检查，无误后方可通电。 测量数据时，温度控制器的“设置测量”开关应置于“测量”档位，便于随时观察炉内温度。,返回,11,思考题,本实验是用温度控制器来调节加热炉温度，以达到汞原子与电子碰撞的几率来完成的。若