弗蘭克—赫茲實驗報告

1、實驗十六 弗蘭克赫茲實驗預(yù)習(xí)報告 t/3(VJ%“-IiI 7 弘邛7Q b ” 2 2小I 侈九 II- QOyP1 唧“7S。幽a 7輛“3821枯2.4知巧y ewy MM “斥就l發(fā)開物囊符w卜紹%7/5SA W 6 I、I*。7 75/ /373 ffo Sbl H “ 耳卜7池 巧-7夕0 十【亦 /7%”/鈿 723汀 3 7H 牛32汚 %335 眾拜訂 H 辦 $ H- P 謁MS m - 7/ 滬2 7% 冷$-2S侶 %-L州Vq166彳頭Q7SlH 纟亠彳 卜鄉(xiāng)伸 / 55WMl%-T6葉牛珂 *女a(chǎn) 劉7舛 奐 * g o 糾87759-余譏 W 殲“ 幾計列 /W

2、A- Z %7/卄L s 3”0 “ - H 4 S g70* 2 回吩心伽 刃.卄 e7p 十65PSA丿如 艸T、oq 吩餌 %7/。 g7 *0的 ”傷 c-!.W &!72-7i%f 9/7畀 % 2QW=25/ )労 2卄$M Tj q 3 列一” 5/ 2” 斜5 茫 門/* 4 J旅 O-2 n”教師簽字，訶$ 2%實驗數(shù)據(jù)及處理。表 1 第一激發(fā)電位測量數(shù)據(jù)序號123456VG2K（ V ） （第一組）213143546678I（ A） （第一組）0.7841.2011.6362.1492.6853.262VG2K（ V ） （第二組）213143546678I（ A） （第二

3、組）0.7841.2051.6362.1492.6833.262VG2K（ V ） （第三組）213143546678I（ A） （第三組）0.7961.2101.6412.1402.6853.301VG2K（V） （平均值）213143546678I（ A） （平均值）0.7881.2051.6382.1462.6843.275表 2 手動數(shù)據(jù)記錄VG2K101112131415161718IA0.0030.0980.2540.3610.4430.5150.580.6330.64VG2K192021222324252627IA0.6780.7080.720.7120.680.6380.619

4、0.6720.79VG2K282930313233343536IA0.931.0621.1651.2221.2171.1431.0090.8390.71VG2K373839404142434445IA0.7380.9391.1951.4331.6171.7191.7191.6061.385VG2K464748495051525354IA1.0860.8120.7641.0161.3891.7522.0432.2312.294VG2K555657585960616263IA2.2161.9931.6451.2350.9370.9981.3641.8362.273VG2K6465666768697

5、07172IA2.6082.812.862.752.482.0791.6191.3011.358VG2K737475767778798081IA1.7282.222.7023.093.3483.4473.3793.1412.751VG2K82IA2.2761) 對于自動測量的數(shù)據(jù)利用逐差法求氬的第一激發(fā)電位。如表一，取 3 組實驗數(shù)據(jù)，取平均值作為實驗數(shù)據(jù)，以減少誤差 根據(jù)表一數(shù)據(jù)，得出逐差處理數(shù)據(jù)：序號 i123(Ui+3 Ui)/V333535求平均值：13? = 3 31(?+3- ?)? = 34.33V故 U0平均值為 U1 = 11.44VU理 = 11.61 V11.44-11.

6、61 U0 相對誤差：11.61 100% = -1.46%求不確定度：1SA = 6-1 16(?- ?1)2 = 1.3728V?儀 = 0.1V合成不確定度 ? = ?2 + ?儀2 = 1.3764V故 U 0 = (11.44 1 .37) V2) 對于手動測量的數(shù)據(jù)利用最小二乘法求氬的第一激發(fā)電位。根據(jù)表二數(shù)據(jù)做出曲線：從圖中可看出 I極大時對應(yīng)的電壓，在 I 的第三個極大時對應(yīng)的 U有兩個，則可以取其 平均值。表三 手動測量得到的峰序數(shù)對應(yīng)的 VG2K（ V）峰序數(shù)123456VG2K（ V）213142.5546678利用 MATLAB 進(jìn)行最小二乘法處理數(shù)據(jù)：UG2K n擬

7、合曲線利用最小二乘法得出UG2K = 8.6 + 11.74nb = 8.6U0 = 11.74 R2 = 0.9989顯然，氬原子第一激發(fā)電位：U0= 11.74VU 理 = 11.61 V11.74-11.61U0相對誤差： 11.74-11.61 100% = 1.12 %U0 的不確定度：? =?2= 0.0135 S = 0.0135*8.6 = 0.1161 V?-2?U0?2 + ? 儀 2 = 0.1532 V故： U0 = （11.740.15）V4數(shù)據(jù)分析。得到的數(shù)據(jù)有誤差， 自動測量時結(jié)果偏大， 手動測量時結(jié)果偏小， 出現(xiàn)此現(xiàn)象的主要原因是 因為有誤差，如下：1）溫度的微

8、小變化引起的誤差； 2）讀數(shù)時的視覺誤差；3）儀器自身的誤差。開始階段電流變化不明顯，誤差可能較大。三思考題。1. U GKU-I 曲線電流下降并不十分陡峭，主要原因是什么？答：主要是測不準(zhǔn)效應(yīng)，由于電子的受激躍遷是一個非?？斓倪^程（10-15 /s）,根據(jù)測不準(zhǔn)原理，基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的能量差會有一個很大的不確定值，導(dǎo)致譜峰變寬。另外， 因為 K 極發(fā)出的熱電子能量服從麥克斯韋統(tǒng)計分布規(guī)律,因此極電流下降不是陡然的 ,而是在極大、極小值附近出現(xiàn)的“峰”、“谷”有一定寬度2.I 的谷值并不為零，而且谷值依次沿U GKU 軸升高，如何解釋？答： 與原子碰撞后的電子還會再被電場加速， 有些還會到達(dá)收集電極。 隨著施加的電 位增高，這種碰撞后的電子到達(dá)收集電極數(shù)量增大。故谷電流增大。3.第一峰值所對應(yīng)的電壓是否等于第一激發(fā)電位？原因是什么？答：不等于。如果由于熱運動受激，電子在最低激發(fā)態(tài)上的占據(jù)數(shù)等于，或大于基態(tài) 的電子數(shù)，那么 第一峰值所對應(yīng)的電壓就不等于第一激發(fā)位。4寫出氬原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能級差。答： ?E = eU = 1.610-1911.61 J 1.8576 10-18 J5請對不同工作條件下的各組曲線和對應(yīng)的第一激發(fā)電位進(jìn)行比較，