物理实验报告二级2 f.pdfVIP

实验：F-H管

P

1913年，玻尔根据氢光谱的线状结构以及巴尔末根据可见光波长归纳出的

111

=R2−2

λ2n

天才地提出原子的行星模型：质量集中在核，电子在固定的轨道上，原子的定态能级。这是与经典

已经构建的的。

1914年，克和赫兹用电子碰撞原子的方法测量到了的激发电位和电离电位，证实了原子存

在定态能级。他们获得了1925年的学奖。

F-H管内先注入少量，再抽成真空，在一定温度下，得到合适压强的蒸气。电子由阴极K出发，

受第二栅极G正电压作用加速，在管中与原子碰撞。逐渐增加KG电压，观察屏极电流。发现电

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流逐渐增加，但每增加4.9V，都出现一次电流陡降。第一次陡降出现在4.1V左右，是由于仪器的

接触电势所致。具有4.9eV的电子与原子碰撞，将全部能量传递给原子，使其处于4.9eV的激

发态。再增大电压，电子在F-H管中发生第二次、第三次…碰撞，屏极电流都会陡降。G1的作用：

控制电流并消除阴极附近电子。屏极A与G间有负电压，使得与原子发生非弹性碰

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撞二损失了能量的电子不能到达A极。而G与G间距较大，使电子与气体有较大的碰撞区域。

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先用“快扫”观察现象，后用“手动”档，记录相应的电流、电压值，尤其是各电流峰值对应的电

压值。做电压-电流图，根据各峰值对应的电压值，用逐差法求出原子的激发电位。

原理图

F-H管内充，灯丝加热K使其电子，G控制通过G的电子数目，G加速电子，G、G空间较

11212

大，提供足够的碰撞概率，A接收电子，AG2加一扼止电压，使失去动能的电子不能到达，形成电

流。

实验曲线：

碰撞过程及能量交换

此过程在GG空间发生，在加速场的作用下，电子获得动能，与原子的弹性碰撞中，电子总能量损

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失较小，在不断的加速场作用下，电子的能量逐渐增大，就有可能与原子发生非弹性碰撞，使原子

激发到高能态，电子失去相对应的能量，使其不能到达A从而不能形成电流。

=4.7V，使原子激发到63P，此态较稳定，不容易再产生跃迁，故不容易观察到这个吸收。

0

=4.9V，使原子激发到63P，引起吸收，电子速度几乎为零，电子不能到达A，形成第一

1

个峰。

=9.8V，电子与原子发生两次非弹性碰撞，在G2处失去动能，形成第二个峰。

=4.9nV，将形成第n个峰。

电子平均自由激发或电离的影响

主要由炉温决定，还与电子速度等有关。

λ很短，相邻两次碰撞间获得能量小，经多次碰撞能量积累到第一