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弗兰克 　　篇一：弗兰克-赫兹实验中氩管温度对实验曲线的影响 　　弗兰克-赫兹实验中氩管温度对实验曲线的影响 　　关键词：弗兰克-赫兹实验，温度，第一激发能 　　摘 要：在弗兰赫兹实验中测氩的第一激发能时，在其他实验参数不变 　　的情况下，研究温度的变化会对Ip?VG2K 曲线产生的影响。 　　实验原理： 　　实验的装置如下图所示： 　　图中：管中充氩蒸气，旁热式热阴极K 发射电子，G1与K之间的电压把电子吸过来，经加速电压加速，这个过程中电子与被测气体原子发 　　生碰撞，当电子能量较小时，电子与原子只能发生弹性碰撞，而当电子的能量达到氩蒸气原子的第一激发电位时，电子与原子就会发生非弹性碰撞，电子碰撞后将动能部分或全部传递给氩原子气体，使氩原子跃迁到第一激发态，即电子的动能损失一个第一激发能。这样电子不断被加速、碰撞、再加速……反复进行。栅极与P之间有减速电压，其目的是拦截掉一部分能量较小的电子，若电子因为碰撞损失能量，又没有加速到足够能量，就不能到达P形成电流。 　　电子在加速过程中与原子发生碰撞前所移动的距离是用电子的平均自由程λ来代替.自由电子在F2H 管G1 和G2 两极(加速部分) 中能量E 与离G1 极距离x 之间的关系. 当在G1 和G2 极间加上加速电压U1 后,电子将受库仑力加速. 图1 中,斜线的斜率就是电子所受电场的电场强度. 当电子能量小于原子的第一激发能Ea 时,电子与原子发生弹性碰撞而不消耗能量. 而当电子能量大于Ea 后,电子平均移动λ(即电子与原子碰撞的平均自由程) 后,会再与原子碰撞,此时将发生非弹性碰撞. 这个假设其实是个近似,因为每个电子的能量以及发生2次碰撞之间的距离都是不同的 　　上图用于测量第一激发能，实验过程是首先调节合适的灯丝电压， 　　G1-K电压，以及减速电压，合适后固定不变，改变加速电压G2-K，最终得到Ip与G2-K电压之间的关系图，从而读出第一激发能。 　　测量各参数的影响采用的方法是：取某个参数的几个值，在其它条件不变的情况下测量各个值所对应的弗兰克-赫兹图，进行对比。 　　实验内容： 　　测量氩的第一激发能时，保持VF=，V 　　G2P 　　=， V 　　G1K 　　= 不变， 　　在T=27℃、30℃、31℃时测量曲线，得： 　　一、 当温度为27℃时的变化曲线 　　T=27℃ VF=，V 　　G2P 　　=， V 　　G1K 　　= 　　表一当温度为27℃时的峰值电压和谷值电压 　　二、 当温度为30℃时的变化曲线 　　T =30℃ VF=，V 　　G2P 　　=， V 　　G1K 　　= 　　表二 当温度为31℃时的峰值电压和谷值电压 　　三、当温度为31℃时的变化曲线 T = 31℃VF=，V 　　G2P 　　=， 　　V 　　G1K 　　= 　　表三 当温度为31℃时的峰值电压和谷值电压 　　1.第一激发电势的计算：根据公式计算氩的第一激发电势 　　（1）从表一中的数据可得氩的第一激发电势为 ( 2 ) 从表二中的数据可得氩的第一激发电势为 ( 3 ) 从表三中的数据可得氩的第一激发电势为 从（1）（2）（3）可得氩的平均第一激发电势为 相对误差E的计算(标准值=) 相对误差 = | 示值 - 标准值 | /标准值 E=（）/=% 　　篇二：弗兰克赫兹实验思考题2 　　弗兰克赫兹实验思考题 　　一、解释伏安特性曲线的奇特性。 　　1．玻尔提出的量子理论指出： 　　⑴ 原子只能较长久地停留在一些稳定状态（简称定态），原子在这些状态时，不发射或吸收能量；各定态有一定的能量，其数值是彼此分立的，这些能量值称为能级，最低能级所对应的状态称为基态，其他高能级所对应的态称为激发态。原子的能量不论通过什么方式发生改变，它只能使原子由一个定态跃迁到另一个定态。 　　⑵ 原子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收辐射时，辐射频率是一定的。如果用Em和En代表有关两定态的能量，辐射的频率ν确定于普朗克公式： 　　h??Em?En （8-1） 　　式（8-1）中的h为普朗克常数，其值为×10-34J·s。 　　为了使原子从低能级向高能级跃迁，可以通过具有一定频率ν的光子来实现，也可以通过具有一定能量的电子与原子碰撞（非弹性碰撞）进行能量交换的方法来实现。后者为本实验采用的方法。设初速度为零的电子在电势差为V的加速电场作用下，获得eV的能量。在充氩气的夫兰克—赫兹管中，具有一定能量的电子将与氩原子发生碰撞。如果以E0代表氩原子的基态能量，E1代表氩原子的