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1、夫兰克夫兰克赫兹试验赫兹试验班级：电科班级：电科091姓名：陆遥姓名：陆遥学号：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。光谱学的探讨证明白原子能级的存在，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探讨推得外，1914 年德国物理学家夫兰克和赫兹用慢电子与淡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确定值的能量，视察测量到了 汞的激发电位和电离电位，干脆证明白原子内部量子化能级的存在，也证明白原子发生跃迁时吸取
2、和放射能量是完全正确的、不连续的，为早一年玻尔发表的原子结 构理论的假说供应了有力的试验证据。他们因此而共享了1925 年诺贝尔物理学奖。其试验方法至今仍是探究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，而夫兰克与赫兹的试验也于 1925年获此大奖。夫兰克-赫兹试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。试验目的1.用试验的方法测定氩原子第一激发电位，用试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。从而证明原子分立态的存在。2.练习运用微机限制的试验数据采集系统。练习运用微机限制的试验数据采集系统。试验原理1 原子具有分立的能量E1，E2
3、，到En，正常状态的原子不辐射也不吸取能量，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 原子在能级间跃迁时，从确定态Em跃迁到另确定态En，要放射或吸取确定的能量，并且满足普朗克公式：hv=Em-En （式中h为普朗克常量,为辐射或吸取电磁波的频率.）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。假如 eV E1-E0 =E，则电子与氩原子会产生
4、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。电子撞击电子撞击P板产生电流板产生电流IP经经VG2K加速加速电子与电子与Ar原子碰撞原子碰撞加热灯丝阴极产生热电子加热灯丝阴极产生热电子减速电压减速电压夫兰克夫兰克赫兹试验仪面板赫兹试验仪面板电源开关电源开关UG2输出输出IP输出输出自动自动/手动手动快速快速/慢速慢速电压电压显示显示选择选择IP显示显示IP放大选择放大选择电压显示电压显示UF调节调节UG1调节调节UP调节调节UG2调节调节实实 验验 内内 容容1.根据仪器标签确定：灯丝电源电压、VG1K、VG2A。注意VG
5、1K不得超过82V。2.手动测量氩原子的IP-VG2K曲线，每变更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.试验数据处理试验数据处理不确定度不确定度留意事项留意事项1.全部仪器应在接线检查无误后才能开启电全部仪器应在接线检查无误后才能开启电源。开关电源时应将调整电位器左旋至零。源。开关电源时应将调整电位器左旋至零。2.在调整在调整VG2和和Vf时留意时留意VG2和和Vf的变更，的变更，VG2和和Vf过大会导致电子管电离，电子管过大会导致电子管电离，电子管电离后电流回流自发增大直至烧毁。一旦电离后电流回流自发增大直至烧毁。一旦发觉发觉Ip为负值或正值超过为负值或正值超过10A，快速关机，快速关机，5分钟后重新开机。分钟后重新开机。谢谢 谢！谢！