大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)

為了研究原子內(nèi)部的能量時(shí)態(tài)問題，弗蘭克和赫茲使用簡單而有效的方法,用低速電子去轟擊原子，觀察它們之間的相互作用和能量傳遞過程，從而證明原子內(nèi)部量子化能級(jí)的存在。實(shí)驗(yàn)要求:通過對汞原子第一激發(fā)電位測量，了解弗蘭克和赫茲在研究原子內(nèi)部能量量子化方面所采用的實(shí)驗(yàn)方法。了解電子與原子碰撞和能量交換過程的微觀圖像。理論基礎(chǔ)Hg原子能級(jí)

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ns.84.312.57313.「拈譜圖其中6iS0(0ev)為基態(tài)，63Pl()為激發(fā)態(tài)，63P0()、63P2()為亞穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)能級(jí)躍遷，吸收光子原子與電子碰撞

處于激發(fā)態(tài)的原子不穩(wěn)定，發(fā)射光子回到低能態(tài)。原理圖弗蘭克-赫茲實(shí)臉原理圖F-H管內(nèi)充汞，燈絲加熱K使其發(fā)射電子，G1控制通過G1的電子數(shù)目，62加速電子，G1、G2空間較大，提供足夠的碰撞概率，A接收電子，人62加一扼止電壓，使失去動(dòng)能的電子不能到達(dá)，形成電流。實(shí)驗(yàn)曲線:碰撞過程及能量交換此過程在G1G2空間發(fā)生，在加速場的作用下，電子獲得動(dòng)能，與原子的彈性碰撞中，電子總能量損失較小，在不斷的加速場作用下，電子的能量逐漸增大，就有可能與原子發(fā)生非彈性碰撞，使原子激發(fā)到高能態(tài)，電子失去相對應(yīng)的能量，使其不能到達(dá)A從而不能形成電流。=，使原子激發(fā)到63P0，此態(tài)較穩(wěn)定，不容易再產(chǎn)生躍遷，故不容易觀察到這個(gè)吸收。二，使原子激發(fā)到63P1，引起共振吸收，電子速度幾乎為零，電子不能到達(dá)A，形成第一個(gè)峰。=，電子與原子發(fā)生兩次非彈性碰撞，在G2處失去動(dòng)能，形成第二個(gè)峰。，將形成第n個(gè)峰。

電子平均自由程對激發(fā)或電離的影響主要由爐溫決定，還與電子速度等有關(guān)。入很短，相鄰兩次碰撞間獲得能量小，經(jīng)多次碰撞能量積累到第一激發(fā)態(tài)的能量時(shí)，能使原子激發(fā)到激發(fā)態(tài)，不容易激發(fā)到較高能態(tài)。入很長，相鄰兩次碰撞間獲得能量大，激發(fā)到高能態(tài)的可能性很大，所以在入很長，加速電壓較高，會(huì)使某些電子有足夠能量使原子激發(fā)到較高能態(tài)，甚至電離。注意事項(xiàng)先將溫度調(diào)到設(shè)定值，打開溫控電源，加溫指示燈。n亮（綠色），到設(shè)定溫度。ff指示燈亮（紅色）。接線，將丫產(chǎn)vgik,vg2p,V邸的旋鈕調(diào)到最小，到設(shè)定溫度后，再打開兩儀器電源，然后據(jù)爐上標(biāo)簽設(shè)定各電壓值。用“手動(dòng)”檔測曲線。實(shí)驗(yàn)中若產(chǎn)生電離擊穿（電流迅速嚴(yán)重過載），立即將加速電壓調(diào)到零，減小燈絲電壓，每次減小重新測曲線。加熱爐的爐溫較高，移動(dòng)時(shí)應(yīng)注意，導(dǎo)線不要掛在爐壁上