003夫兰克—赫兹实验.docxVIP

第一激发态电位时，原子与电子发生弹性碰撞△￡=()；当电子的动能大于原子的第一激发态电位时，电子的动能转化为原子的内能八￡=4,当为原子的第一激发电位。

夫兰克一赫兹实验原理如图1所示，充氤气的夫兰克一赫兹管中，电子由热阴极发出,

阴极K和栅极之间的加速电压VG1使电子

加速，在板极P和栅极G?之间有减速电压Vp。当电子通过栅极G2进入G2P空间

中」11 士 1-

Vf Vg1Vg2 Vp

图3-1

图3-1

电性能及各电极与其他部件的连接示意图

时，如果能量大于eVp,就能到达板极形成电流电子在G1G2空间与氮原子发生了弹性碰撞，电子本身剩余的能量小于e%,则电子不能到达板极，板极电流将会随着栅极电压的增加而减少。实验时使逐渐增加，观察板极电流的变化将得到如图2所示的〃?九2曲

线。

图3-2验示波器所测。2变化图

随着九2的增加，电子的能量增加，当电子与氤原子碰撞后仍留下足够的能量，可以克服G2P空间的减速电场而到达板极P时，板极电流又开始上升。如果电子在加速电场得到

的能量等于2AE时，电子在G1G）空间会因二次非弹性碰撞而失去能量，结果板极电流第二次下降。

在加速电压较高的情况下，电子在运动过程中，将与僦原子发生多次非弹性碰撞，在

0?关系曲线上就表现为多次下降。对僦来说，曲线上相邻两峰（或谷）之间的之

差，即为僦原子的第一激发电位。这即证明了僦原子能量状态的不连续性。【实验仪器】

FD-FH-I型夫兰克一赫兹实验仪1台，示波器 1台

电源线 1根 。9线 2根

一、面板及功能

FD-HZ-/1夫箜克一一新经代Ip电源 自动快速%2输出吧型/尸输出3JOOnA/OnA1nAVgi Vp Vgzo o oVp

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上诲复旦天族科教仪器有F艮公司

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图4FD-FH-I型夫兰克一赫兹实验仪面板图

/0显示表头（表头示值X2）指示挡后为/p实际值）；

1p微电流放大器量程选择开关，分1”、100/iA10a4、加4四档；

数字电压表头（与8）相关，可以分别显示匕.、九］、匕、值，其中兀2值为表头示值xlOV）；

VG2电压调节旋钮；

Vp电压调节旋钮;

VG1电压调节旋钮;

VF电压调节旋钮;

8?电压示值选择开关，可以分别选择％、匕＞、％2；

输出端口，接示波器Y端，X-Y记录仪Y端或者微机接口的电流输入端；

%2扫描速率选择开关，“快速”档供接示波器观察/〃?曲线或微机用，“慢速”档供X-Y记录仪用；

%2扫描方式选择开关，“自动”档供示波器，X-Y记录仪或微机用，“手动”档供手测记录数据使用；

12?%2输出端口，接示波器X端，X-Y记录仪X端，或微机接口电压输入用；

13.电源开关。

二仪器使用说明

1、示波器演示法

a.连好主机后面板电源线，用Q9线将主机正面板上“％2输出”与示波器上的“X相”

（供外触发使用）相连，“/〃输出”与示波器“Y相”相连；

b.将扫描开关置于“自动”档，扫描速度开关置于“快速”档，微电流放大器量程选择开关置于“10九4”；

c.分别将“X”、“丫”电压调节旋钮调至“IV”和“2V“POSITION”调至“x—y工

“交直流”全部打到“DC2

d.分别开启主机和示波器电源开关，稍等片刻；

e.分别调节%i、Vp、V夕电压（可以先参考给出值）至合适值，将由小慢慢调大（以

F-H管不击穿为界），直至示波器上呈现充僦管稳定的?九2曲线；

2、手动测量法

a.调节至最小，扫描开关置于“手动”档，打开主机电源；

b.选取合适的实验条件，置匕-%于适当值，用手动方式逐渐增大％2,同时观

察〃变化。适当调整预置V.、%、丫产值，使由小到大能够出现5个以上峰。

C.选取合适实验点，分别由数字表头读取Vp和值，作图可得。?九2曲线，注意示值和实际值关系。

例：/尸表头示值为“3.23”，电流量程选择“10九4”档，则实际测量。电流值应该为

“32.3mA；VG2表头示值为“6.35”,实际值为“63.5V

【实验内容与步骤】

1、别用。9线将主机正面板上“兀2输出”和“/〃输出”与示波器上的“CHkmX”和“CH2o〃y”相连，将电源线插在主机后面板的插孔内，打开电源开关；

2、把扫描开关调至“自动”档，扫描速度开关调至“快速”，把/〃电流增益波段开关拨至10nA八

3、打开示波器的电源开关，并分别将“X“y”电压调节旋钮调至“IV”和“2V力“POS/77ON”调至“