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类型夫兰克--赫兹实验原理.doc

  • 上传人:kpmy5893
  • 文档编号:6777892
  • 上传时间:2019-04-22
  • 格式:DOC
  • 页数:4
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    夫兰克--赫兹实验原理.doc
    资源描述:

    1、实验原理 根据玻尔理论,原子只能较长久地停留在一些稳定状态(即定态),其中每一状态对应于一定的能量值,各定态的能量是分立的,原子只能吸收或辐射相当于两定态间能量差地能量。如果处于基态的原子要发生状态改变,所具备的能量不能少于原子从基态跃迁到第一激发态时所需要地能量。夫兰克赫兹实验是通过具有一定能量的电子与原子碰撞,进 行能量交换而实现原子从基态到高能态地跃迁。电子与原子碰撞过程可以用以下方程表示:;其中 是电子质量, 是原子质量, 是电子的碰撞前的速度, 是原子的碰撞前的速度, 是电子的碰撞后速度, 是原子的碰撞后速度, 为内能项。因 为 ,所以 电子的动能可以转变为原子的内能。因为原子的内能

    2、是不连续的,所以电子的动能小于原子的第一激发态电位时,原子与电子发生弹性碰撞 ;当电子的动能大于原子的第一激发态电位时,电子的动能转化为原子的内能 ,为原子的第一激发电位。夫兰克赫兹实验原理如图 1 所示,充氩气的夫兰克赫兹管中, 电子由热阴极发出,阴极 和栅极 之 间的加速电压 使电子加速,在板极 和栅极 之间有减速电压 。当电子通过栅极 进入空间时,如果能量大于 ,就能到达板极形成电流 。电子在空间与氩原子发生了弹性碰撞,电子本身剩余的能量小于 ,则电子不能到达板极,板极电流将会随着栅极电压的增加而减少。实验时使 逐渐增加,观察板极电流的变化将得到如图 2 所示的曲线。 随着 的增加,电子

    3、的能量增加,当电子与氩原子碰撞后仍留下足够的能量,可以克服 空间的减速电场而到达板极 时,板极电流又开始上升。如果电子在加速电场得到的能量等于 时,电子在空间会因二次非弹性碰撞而失去能量,结果板极电流第二次下降。在加速电压较高的情况下,电子在运动过程中,将与氩原子发生多次非弹性碰撞,在 关系曲线上就表现为多次下降。对氩来说,曲线上相邻两峰(或谷)之间的 之差,即为氩原子的第一激发电位。这即证明了氩原子能量状态的不连续性。实验内容与步骤一、示波器演示1、分别用 线将主机正面板上“ 输出”和“ 输出” 与示波器上的“”和 “ ”相连,将电源线插在主机后面板的插孔内,打开电源开关;2、把扫描开关调至

    4、“ 自动”档,扫描速度开关调至“快速” ,把 电流增益波段开关拨至“ ”;3、打开示波器的电源开关,并分别将“ ”、“ ”电压调节旋钮调至“ ”和“ ”,“ ”工作方式开关按下, “ ”全部打到“ ”;4、分别调节 、 、 电压至主机上部厂商标定数值,将 调节至最大,此时可以在示波器上观察到稳定的氩的 曲线;二、手动测量1、将扫描开关拨至“ 手动”档,调节 至最小,然后逐渐增大其值,寻找 值的极大和极小值点,以及相应的 值,即找出对应的极值点(, ),也即 关系曲线中波峰和波谷的位置,相临波峰或波谷的横坐标之差就是氩的第一激发电位;(注:实验记录数据时, 电流值为表头示值“ ”,; 实际测量值为:表头示值 )2、每隔 记录一组数据,列出表格,然后描画氩的 关系曲线图。(实验中可以在波峰和波谷位置周围多记录几组数据,以提高测量精度)

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