弗兰克 赫兹实验.doc

实验报告 姓名:崔泽汉 学号:P 系别:0506 座号:13 实验题目:弗兰克—赫兹实验 实验目的:观察测量汞的激发电位和电离电位 实验内容: 先将温度调到T=157，打开温控电源，加温指示灯on亮（绿色），到设定温度off指示灯亮（红色）。 接线，将，，的旋钮调到最小，到设定温度后，再打开两仪器电源，然后据炉上标签设定各电压值。本实验选=2.0V，=3.0，=1.5V。 用“手动”档测曲线： （1）扫描电压从小往大开始调，测得和如下表 (V) 7.0 9.3 11.9 14.0 16.5 18.9 21.6 23.7 (A) 13.0 3.0 33.0 3.5 48.2 4.0 60 10 (V) 26.4 28.9 31.4 34.0 36.3 39.0 41.4 44.1 (A) 80 15 90 20 102 23 108 30 做得-曲线得 求得峰间距如下表 峰值一(V) 峰值二(V) 峰间距(V) 11.9 7.0 4.9 16.5 11.9 4.6 21.6 16.5 5.1 26.4 21.6 4.8 31.4 26.4 5.0 36.3 31.4 4.9 41.4 36.3 5.1 求得平均值为 =4.91V， A类不确定度为 =0.067V， B类不确定度主要由造成 =0.1V， 查表得=2.46，=1.96，C=3； 由得 =0.17V， 所以=4.910.17V ，P=0.95 从而按电压上升计算的汞的第一激发电位等于，即 4.910.17V ，P=0.95 （2）扫描电压从大往小调，测得和如下表（做法同上） (V) 44.2 41.4 38.6 36.3 33.9 31.3 28.3 26.2 (A) 45 101 24 94 19 82 13 71 (V) 23.4 21.3 18.8 16.8 13.9 11.8 9.4 7.1 (A) 10 60 3.5 46.5 2.3 31 1.8 10.1 做得-曲线 求得峰间距如下表 峰值一(V) 峰值二(V) 峰间距(V) 41.4 36.3 5.1 36.3 31.3 5 31.3 26.2 5.1 26.2 21.3 4.9 21.3 16.8 4.5 16.8 11.8 5.0 11.8 7.1 4.7 求得平均值为 =4.90V， A类不确定度为 = 0.084V， B类不确定度主要由造成 =0.1V， 查表得=2.46，=1.96，C=3； 由得 =0.21V， 所以=4.900.21V ，P=0.95 从而按电压下降计算的汞的第一激发电位等于，即 4.900.21V ，P=0.95 4.对所有数据综合处理： 求得平均值为 =4.91V， 不确定度为 =0.19V， 从而按所有数据计算得的汞的第一激发电位为 4.910.19V， P=0.95 实验分析： 由于确定峰值的条件是电流表的指针刚好往回摆（而没有摆），但确定此值的时候指针已经往后摆了，所以实验测得的峰值比真正的要大。 电压调整难以掌握，每次电流回落的值都不同，难以用做差消除误差。 思考题： 灯丝电压的大小对-曲线有何影响？ 灯丝电压控制着阴极K发射电子的密度和能量分布。K越大，-曲线越陡，峰值变化越快，相同下的越大。电离峰有可能提前出现。 说明温度对充汞F-H管-曲线影响的物理机制。 温度升高时，汞蒸汽密度变大，电子的平均自由程变小，与汞原子的碰撞次数增多，损失的能量增多，到达屏极电子数目和速度都减小，减小，在-曲线上表现为峰值变低。反之，温度降低时，汞蒸汽密度变小，电子碰撞的次数减少，损失能量减小，增大，在-曲线上表现为峰值变高，甚至会由于电子能量积蓄的足够大而使汞原子电离，在曲线上出现电离峰。 为什么温度低时充汞F-H管的很大？ 温度低时汞蒸气密度变小，电子平均自由程较大，与汞原子碰撞的次数减少，损失的能量比较少，从容到达屏极时仍具有较高的能量，所以较大。