1用实验的方法测定氩原子第一激发电位.PPT

夫兰克——赫兹实验 班级：电科091 姓名：陆遥 学号引言 1913 年丹麦物理学家玻尔（N．Bohr）提出并建立了玻尔原子模型理论，认为有原子能级存在。光谱学的研究证明了原子能级的存在，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研究推得外，1914 年德国物理学家夫兰克和赫兹用慢电子与稀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一定值的能量，观察测量到了 汞的激发电位和电离电位，直接证明了原子内部量子化能级的存在，也证明了原子发生跃迁时吸收和发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 构理论的假说提供了有力的实验证据。 他们因此而分享了1925 年诺贝尔物理学奖。其实验方法至今仍是探索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，而夫兰克与赫兹的实验也于 1925年获此大奖。夫兰克-赫兹实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。 实验目的 1.用实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。 2.练习使用微机控制的实验数据采集系统。 实验原理 1 原子具有分立的能量E1，E2，到En，正常状态的原子不辐射也不吸收能量，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，从一定态Em跃迁到另一定态En，要发射或吸收一定的能量，并且满足普朗克公式： hv=Em-En （式中h为普朗克常量, υ为辐射或吸收电磁波的频率.） 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。 如果 eV ≥ E1-E0 = ΔE，则电子与氩原子会产生非弹性碰撞，氩原子从电子中取得能量ΔE，而由基态跃迁到第一激发态，ΔE = eVC。相应的电位差VC即为氖原子的第一激发电位。 夫兰克—赫兹实验仪面板 2.手动测量氩原子的IP-VG2K曲线，每变化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. 实验数据处理 不确定度 注意事项 1.所有仪器应在接线检查无误后才能开启电源。开关电源时应将调节电位器左旋至零。 2.在调节VG2和Vf时注意VG2和Vf的变化，VG2和Vf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。一旦发现Ip为负值或正值超过10μA，迅速关机，5分钟后重新开机。 谢 谢！ * 电子撞击P板产生电流IP 经VG2K加速 电子与Ar原子碰撞 加热灯丝阴极产生热电子 减速电压 电源开关 UG2输出 IP输出 自动/手动 快速/慢速 电压 显示 选择 IP显示 IP放大选择 电压显示 UF调节 UG1调节 UP调节 UG2调节 实 验 内 容 1. 根据仪器标签确定： 灯丝电源电压、VG1K、VG2A 。注意VG1K不得超过82V。 *