夫兰克—赫兹试验.ppt

夫兰克—赫兹实验 近代物理实验 夫兰克——赫兹实验 夫兰克——赫兹实验 夫兰克——赫兹实验 青岛大学物理实验中心近代物理实验室 实验目的 1 实验原理 2 实验内容 3 注意事项 4 1914年，德国物理学家弗兰克和赫兹对勒纳用来测量电离电位的实验作了改进，他们同样采取慢电子（几个到几十个电子伏特）与单元素气体原子碰撞的办法，但着重观察碰撞后电子发生什么变化。通过实验测量，电子和原子碰撞时会交换某一定值的能量，且可以使原子从低能级激发到高能级。直接证明了原子发生跃迁时吸收和发射的能量是分的，不连续的，证明了原子能级的存在，从而证明了波尔理论的正确。从而获得了1925诺贝尔物理学奖金。 弗兰克---赫兹实验至今仍是探索原子结构的重要手段之一，实验中用的“拒斥电压”筛去小能量电子的方法，已成为广泛应用的实验技术。 通过测定氩原子的第一激发电位（即中肯电位），证明原子能级的存在。 实验目的 实验原理 为使原子能级从低能级向高能级跃迁，可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换的办法来实现。设初速为零的电子在电位差为U的加速电场中获得能量eU。当具有这种能量的电子与稀薄气体的电子（例如氩原子）发生碰撞时，就会发生能量交换。如以E1代表氩原子的基态能量，E2代表氩原子的第一激发态的能量，那么当氩原子获得从电子传递来的能量恰好为eU=E1-E2时，氩原子就从基态跃迁到第一激发态。而相应的电位差U 称为氩原子第一激发电位，测出这个电位差，就可以根据上式求出氩原子的基态和第一激发态之间的能量差了。 夫兰克——赫兹实验 在充氩的弗兰克----赫兹管中，电子由热阴极发出并有热阴极K和第二栅极 之间的加速电压 使电子加速。在板极A和第二栅极 之间加有反向拒斥电压 用以阻碍电子从栅极飞向阳极。当电子通过空间 进入空间 时，如果具有的能量较大（e ），就能冲过反向拒斥电场而达到阳极形成阳极电流，有微电流计A测出。如果电子在 空间与氩原子碰撞，把一部分能量传递给氩原子使其激发，电子本身所剩余的能量就很小，以至通过第二栅极后以不足克服拒斥电场而被斥回到第二栅极。这时通过微电流计的电流就将显著减小。 夫兰克——赫兹实验 1、氩原子的第一激发电位的测量 （1）进入计算机辅助实验系统，打开“实验参数设置”窗口， 输入实验参数（设定值可参考机箱盖上提供的数据）， 选择电流量程，然后单击“下一步”进入数据采集状态， 系统提示“是否立刻启动测试”，选择“是”则马上进行采 集数据；否则必须手工启动测试。 （2）数据检验：用于计算第一激发电压值。单击菜单上的 “数据通讯-数据检验”，窗口右边弹出数据检验框，依次 输入峰点或谷点电压值，然后单击“检验”即可计算出第 一激发电压。 （3）点击“数据导出/导入”命令，即可导出计算机采集到的 所有数据，可选择足够多的数据记录下来。 夫兰克——赫兹实验 2 数据处理 1、在坐标纸上描绘各组 - VG2K数据对应曲线。 2、计算每两个相邻峰或谷所对应的VG2K值 ，并求出其平均值，将实验值与氩的第一激发点位11.8V比较，计算相对误差。 夫兰克——赫兹实验 注意事项 先不要开电源，各工作电源请按下图连接，千万不能错！！！待老师检查后再打开电源） 夫兰克——赫兹实验 青岛大学物理实验中心近代物理实验室