夫蘭克-赫茲實驗

1、云南大學物理實驗教學中心云南大學物理實驗教學中心實驗報告實驗報告課程名稱：課程名稱：近代物理實驗近代物理實驗實驗項目：實驗項目：夫蘭克夫蘭克赫茲實驗赫茲實驗學生姓名：學生姓名：朱江醒朱江醒學號：學號：2005105014820051050148物理科學技術物理科學技術學院學院物理物理系20052005級數(shù)理基礎科學數(shù)理基礎科學專業(yè)專業(yè)成績成績指導教師：導教師：葛茂茂葛茂茂實驗時間：實驗時間：20072007年1212月2日8時3030分

2、至分至1212時3030分實驗地點：實驗地點：四合院四合院實驗類型：教學實驗類型：教學(演示演示□驗證驗證□綜合綜合□設計設計□)□)學生科研學生科研□課外開放課外開放□測試測試□其它其它□云南大學物理實驗教學中心云南大學物理實驗教學中心實驗報告實驗報告2柵極G2而飛向板極P。由于陰極K到柵極G2之間的距離比較大，在適當?shù)墓蚬魵鈮合?，這些電子與氣體原子可以發(fā)生多次碰撞。電源在G2與板極P之間形成一個減速電RU場。在穿越G2的電子中，

3、只有能量大于的電子才能到達板極P而形成板極電流。ReUPI板極電流用微電流測試儀A測量，其值大小反PI應了從陰極達到板極的電子數(shù)。在保持和不RUGU變的情況下，改變加速電壓的大小，測出相應aU的板極電流，將得到如圖2所示的特性PIaPUI~曲線。當加速電壓從零開始增大時，板極電流aU也隨之增大，表示電子動能增加，到達板極的PI電子數(shù)目必隨之增多。這說明電子在飛行途中盡管會與管內的汞原子碰撞，但不損失能量，是彈性碰撞。圖2充汞的FH管的特

4、性曲線aPUI~當增大到汞原子的第一激發(fā)電位時，這時在柵極G2附近的電子與汞原子發(fā)生aU0U非彈性碰撞，把幾乎全部的能量傳遞給汞原子，使汞原子激發(fā)。這些損失了能量的電子不能穿越減速電場到達板極，即到達板極的電子數(shù)目減少，所以開始下降。PI繼續(xù)增大，板極電流又逐漸回升，這說明電子與汞原子碰撞后的剩余能量尚能aUPI使電子穿越減速電場而到達板極。當增大到時，又轉為下降，說明電子與汞原aU02UPI子發(fā)生了第二次非彈性碰撞而失去能量，并且受到

5、減速電場的阻擋而不能達到板極，電流再度下降。同樣的道理，隨著加速電壓的繼續(xù)增大，電子會在柵極G2附近發(fā)生第三PIaU次、第四次、…非彈性碰撞，從而引起板極電流的相應下跌，形成具有規(guī)則起伏的PI曲線?？梢姡铀匐妷悍矟M足aPUI~(3))321(0???nnUUa時，板極電流都會相應下跌，而與相鄰兩板極電流極大值(或極小值)所對應的加速電壓PI的差值就是汞原子的第一激發(fā)電位，它的公認值為V。0U9.4從特性曲線可見，板極電流并不是突然下降

6、的，有一個變化過程，這是因aPUI~PI為陰極發(fā)射出來的電子，它們的初始能量不是完全相同的，服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。另外，由于電子與汞原子的碰撞有一定的幾率，在大部分電子與汞原子碰撞而損失能量的時候，還會存在一些電子沒有參與碰撞而到達了板極，所以不會降到零。PI原子處于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的。在上述實驗中，被電子碰撞的汞原子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，吸收了電子伏特的能量；當它再跳回基態(tài)時，就應該有電子伏特的能量0eU0eU以電磁輻射形式發(fā)射出來，輻

7、射的頻率由式(2)決定。取，?sJ1063.634????h，，V，算得。紫外光譜儀測ms1000.38??cC1060.119???e9.40?Unm105.22???量確實觀察到了波長為的紫外譜線。nm7.253??1914年夫蘭克和赫茲所用的是一支充汞的三極管，只有陰極、加速柵極和板極。1920年，他們對實驗裝置進行了改進，使電子在加速區(qū)獲得高于的能量，從而測量出汞eV9.4原子的一系列較高的激發(fā)電位，進一步證實了原子內部能量狀態(tài)