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弗兰克-赫兹实验 基础部-物理实验室 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 弗兰克-赫兹简介 海因里希?鲁道夫?赫兹，德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在，并对电磁学有很大贡献，故频率的国际单位制单位“赫兹”以他的名字命名。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 弗兰克-赫兹实验简介 原子能级的存在最早是从光谱学的研究中推断出来的。1914年，弗兰克和赫兹采用慢电子和稀薄气体原子碰撞的方法，测得原子吸收或发射的能量是不连续的，从而证明了原子能级的存在，弗兰克和赫兹也由于这一杰出的贡献共同获得了1925年的诺贝尔物理学奖。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 实验目的 通过测定（氩）原子的第一激发电位U0，证明玻尔原子能级的存在，了解原子能级的量子化结构。 了解夫兰克－赫兹实验的设计思想和实验方法。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 实验原理——玻尔原子模型 玻尔关于原子理论的两个基本假设： 1）定态假设：原子只能较长久地停留在一些定态，原子在定态时不发射也不吸收能量，各定态的能量是不连续的值E1、E2、E3、…。 2）跃迁假设：原子从一个定态E2跃迁到另一个定态E1时，要辐射出一个光子，其频率是一定的，满足： hυ=E2-E1 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 实验原理——玻尔原子模型 一般情况下，原子的最外层电子都是处于基态的。 当原子受到外部能量的作用后，其最外层电子就会跃迁到高能级上，变为激发态原子，eU0=E2-E1 。 激发态原子极不稳定，在极短时间内就会重新跃迁回基态，并将其吸收的能量以光子形式释放出去,hυ=E2-E1 。每一种跃迁都会发射出一种波长的光，在光谱中相应的产生一种谱线。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 元素 U0（V） l（?） 汞（Hg） 4.9 2537 钠（Na） 2.12 5890 5896 钾（K） 1.63 7664 7699 锂（Li） 1.84 6707.8 镁（Mg） 3.2 4571 氖（Ne） 18.6 6402.2 氩（Ar） 13.1 8115.3 第一激发电位 eU0=E2-E1 hυ=E2-E1 实验原理——第一激发电位 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. IA-UG2K曲线 弗兰克－赫兹实验线路原理图 氩原子 UG2K=U1 电子与原子第一次碰撞，将eU0能量传递给原子 UG2K=U2 UG2K=U3 E≤e?VG2A时：电子未能穿越板极A形成电流，栅极电流为零！ E≥e?VG2A时：电子穿越板极A形成电流，且随着VG2K的增大，能够穿越的电子数量越来越多，电流IA增大！ 与原子碰撞交出能量的电子数量增多，能量损失后未能穿越板极A，电流减小！ 与原子碰撞后剩余能量足以穿越板极A的电子数量增多，电流增大！ 实验原理——弗兰克赫兹实验 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyri