夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)

1、夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)20世紀(jì)初，在原子光譜的研究中確定了原子能級(jí)的存在。原子光譜中的每根譜線就是原子從某個(gè)較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)的輻射形成的。原子能極的存在，除了可由光譜研究證實(shí)外，還可利用慢電子轟擊稀薄氣體原子的方法來(lái)證明。1914年夫蘭克-赫茲采用這種方法研究了電子與原子碰撞前后電子能量改變的情況，測(cè)定了汞原子的第一激發(fā)電位，從而證明了原子分立態(tài)的存在。后來(lái)他們又觀測(cè)了實(shí)驗(yàn)中被激發(fā)的原子回到正常態(tài)時(shí)所輻射的光，測(cè)出的輻射光的頻率很好地滿足了玻爾假設(shè)中的頻率定則。夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為玻爾的原子模型理論提供了直接證據(jù)，他們獲得了1925年度的諾貝爾物理獎(jiǎng)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定汞或氬

2、原子的第一激發(fā)電位，從而證明原子分立態(tài)的存在；(2)練習(xí)使用微機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)原理圖1 原子結(jié)構(gòu)示意圖（玻爾模型）根據(jù)玻爾的原子模型理論，原子是由原子核和以核為中心沿各種不同軌道運(yùn)動(dòng)的一些電子構(gòu)成的(圖1)。對(duì)于不同的原子，這些軌道上的電子數(shù)分布各不相同。一定軌道上的電子具有一定的能量。當(dāng)同一原子的電子從低能量的軌道躍遷到較高能量的軌道時(shí)(如圖1中從到)，原子就處于受激狀態(tài)。若軌道為正常狀態(tài)，則較高能量的和依次稱為第一受激態(tài)和第二受激態(tài)，等等。但是原子所處的能量狀態(tài)并不是任意的，而是受到玻爾理論的兩個(gè)基本假設(shè)的制約：(1)定態(tài)假設(shè)。原子只能處在穩(wěn)定狀態(tài)中，其中每一狀態(tài)相應(yīng)于一定的

3、能量值 (=1,2,3)，這些能量值是彼此分立的，不連續(xù)的。(2)頻率定則。當(dāng)原子從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，就吸收或放出一定頻率的電磁輻射。頻率的大小取決于原子所處兩定態(tài)之間的能量差，并滿足如下關(guān)系： (1)其中，稱作普朗克常數(shù)。 原子狀態(tài)的改變通常在兩種情況下發(fā)生，一是當(dāng)原子本身吸收或放出電磁輻射時(shí)，二是當(dāng)原子與其他粒子發(fā)生碰撞而交換能量時(shí)。本實(shí)驗(yàn)就是利用具有一定能量的電子與汞原子相碰撞而發(fā)生能量交換來(lái)實(shí)現(xiàn)汞原子狀態(tài)的改變。由玻爾理論可知，處于基態(tài)的原子發(fā)生狀態(tài)改變時(shí)，其所需能量不能小于該原子從基態(tài)躍遷到第一受激態(tài)時(shí)所需的能量，這個(gè)能量稱作臨界能量。當(dāng)電子與原子碰撞時(shí)，如果電子能

4、量小于臨界能量，則發(fā)生彈性碰撞；若電子能量大于臨界能量，則發(fā)生非彈性碰撞。這時(shí)，電子給予原子以躍遷到第一受激態(tài)時(shí)所需要的能量，其余的能量仍由電子保留。一般情況下，原子在受激態(tài)所處的時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，短時(shí)間后會(huì)回到基態(tài)，并以電磁輻射的形式釋放出所獲得的能量。其頻率滿足下式 (2)式中為汞原子的第一激發(fā)電位。所以當(dāng)電子的能量等于或大于第一激發(fā)能時(shí)，原子就開(kāi)始發(fā)光。圖2夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)線路原理圖夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)的原理可用圖2為證明。其中夫蘭克-赫茲管是一個(gè)具有雙柵極結(jié)構(gòu)的柱面型充汞四極管。第一柵極的作用主要是消除空間電荷對(duì)陰極電子發(fā)射的影響，提高發(fā)射效率。第一柵極與陰極之間的電位差由電源提供UG。電源加

5、熱燈絲，使旁熱式陰極被加熱，從而產(chǎn)生慢電子。掃描電源加在柵極和陰極間，建立一個(gè)加速場(chǎng)，使得從陰極發(fā)出的電子被加速，穿過(guò)管內(nèi)汞蒸氣朝柵極運(yùn)動(dòng)，由地陰極到柵極之間的距離比較大，在適當(dāng)?shù)墓魵鈮合?，這些電子與汞原子可以發(fā)生多次碰撞。電源在柵極和板極P之間建立一拒斥場(chǎng)，到達(dá)附近而能量小于的電子不能到達(dá)板極。板極電路中的電流強(qiáng)度用微電流放大器為測(cè)量，其值大小反映了從陰極到達(dá)板極的電子數(shù)。實(shí)驗(yàn)中保持和不變，直接測(cè)量板極電流IP隨加速電壓變化的關(guān)系。加速電壓剛開(kāi)始升高時(shí)，板極電流也隨之升高，直到加速電壓等于或租大于汞原子的第一激發(fā)電位，這時(shí)在柵極附近電子與汞原子發(fā)生非彈性碰撞，把幾乎全部的能量交給汞原子，使

6、汞原子激 。這些損失了能量的電子不能越過(guò)UR產(chǎn)生的拒斥場(chǎng)，到達(dá)板極的電子數(shù)減少，所以電流開(kāi)始下降，繼續(xù)增加，電子在與汞原子碰撞后還能在到達(dá)前被加速到足夠的能量，克服拒斥場(chǎng)的阻力而以達(dá)板極P，這時(shí)電流又開(kāi)始上升。直到與K間的電壓是二倍于汞原子的第一激發(fā)電位(2Ug)時(shí)，電子在G2附近又會(huì)因第二次非彈必碰撞而失去能量，并且受到拒斥場(chǎng)的阻擋而不能到達(dá)板極，電流Ip再度下降。同樣的道理，隨著加速電壓的增加，電子會(huì)在柵極附近與汞原子發(fā)生第三次、第四次、非彈性碰撞，因而板極電流Ip就會(huì)相應(yīng)下跌，形成具有規(guī)則起伏的IP-曲線。圖3是利用微電流放大器測(cè)得的汞原子的實(shí)驗(yàn)曲線，兩峰之間的電位差等于汞原子第一激發(fā)電

7、位。本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)就是要測(cè)出這條曲線，并由此定出汞原子的第一激發(fā)電位。實(shí)驗(yàn)中板極電流Ip的下降并不是完全突然的，其峰值總有一定的寬度。這是由于從陰極發(fā)出的電子初始能量不完全一樣，服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。另外由于電子與原子的碰撞有一定的幾率，當(dāng)大部分電子恰好在柵極前使汞原子激發(fā)而損失能量時(shí)，顯然會(huì)有一些電子逃避了碰撞而直接到達(dá)板極，因此板極電流并不降到零。圖3夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)曲線(汞蒸氣管)實(shí)驗(yàn)儀器夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)用線路如圖2所示。所用儀器由夫蘭克-赫茲管、加熱爐、溫度控制儀、穩(wěn)壓電源、微電流放大器和掃描電源六個(gè)部分構(gòu)成。各儀器的特點(diǎn)及操作注意事項(xiàng)介紹如下：(1)夫蘭克-赫茲管。這是一個(gè)具有雙柵

8、結(jié)構(gòu)的柱面的充汞四極管。其工作溫區(qū)為100210，在小于180時(shí)可獲得明顯的第一譜峰。圖4加熱爐外形面板圖1板極；2接地端；3柵板 G2;4燈絲；5燈絲陰極；6控制柵極G1;7感溫探頭；8加熱爐電源交流220V(2)加熱爐。加熱功率約400W。爐內(nèi)溫度均勻，保溫性好。面板為實(shí)驗(yàn)用接線板，夫蘭克-赫茲管的各電極均已連到面板上各相應(yīng)接線端。背面有玻璃觀察窗，可觀察到受激原子從高能態(tài)返回到正常態(tài)時(shí)所輻射的光。加熱爐外形如圖4所示。(3)溫度控制儀，它由交流控溫電橋、交流放大器、相敏放大器、控溫?cái)U(kuò)行繼電器四部分組成?？販胤秶?0300，控溫精度±1，同時(shí)也能指示被控溫度大小。(4)穩(wěn)壓電源。

9、穩(wěn)壓電源輸出分為三組，均可調(diào)節(jié)。第一組作為燈絲電壓，第二組作為拒斥場(chǎng)電壓，第三組作為控制柵電壓。(5)掃描電源。用以改變加速電壓UA。輸出波形：鋸齒波，三角波。掃描方式：手動(dòng)，自動(dòng)。掃描電源上有電壓表指示掃描電壓大小。為使讀數(shù)精確，同時(shí)再外接一個(gè)量程200V的數(shù)字電壓表，指示該電壓大小。(6)微電流放大器。該儀器是利用高輸入阻抗運(yùn)算放大器制成的I-U變換器，可測(cè)量10-10A10-8A的電流，在本實(shí)驗(yàn)中用來(lái)測(cè)量板極電流Ip。使用時(shí)電路中接入一個(gè)微安表，指示被測(cè)電流的相對(duì)大小。測(cè)量開(kāi)始前調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋紐，使電流表指針指零。由于電流為電子流，應(yīng)將極性開(kāi)關(guān)板到“一”。微機(jī)控制的夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采

10、集系統(tǒng)系統(tǒng)選用的數(shù)據(jù)采集卡是AC1095多功能12位A/D接口板，它具有16路模擬輸入，輸入程控的放大倍數(shù)G=1、2、5、10，單極性輸入幅度0V10V，采樣速率50kHZ，1路12位D/A轉(zhuǎn)換器等多種功能。圖5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖系統(tǒng)中微電流放大器與A/D接口板間加了一個(gè)光耦合隔離器，以解決電流數(shù)據(jù)Ip及電壓數(shù)據(jù)UA不共地的問(wèn)題，否則A/D采到的信號(hào)常會(huì)出現(xiàn)亂碼。在選定實(shí)驗(yàn)條件后，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程由微機(jī)控制，在接口板D/A端的輸出信號(hào)去控制掃描電壓，A/D端采樣，每次要采回兩個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即加速電壓和板極電流Ip。因加速電壓較高，進(jìn)入采集板的是經(jīng)過(guò)分壓的，范圍在0V10V。因此要準(zhǔn)確地知道加到管子上的

11、實(shí)際電壓是多少，就需要對(duì)采集進(jìn)行標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)時(shí)請(qǐng)閱讀實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)(1)接線和檢查線路：參考圖2電路接線，將各電壓調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)針?lè)较蛐降资闺妷鹤钚。粰z查控溫儀與加熱爐之間連接線。請(qǐng)教師檢查線路后，方可通電。(2)加熱爐和微電流放大器通電；根據(jù)實(shí)驗(yàn)室給定的爐溫控制值，在控溫儀上預(yù)置爐溫值，接通加熱爐、控溫儀電源，同時(shí)開(kāi)啟微電流放大器的電源。(3)摸索實(shí)驗(yàn)條件，定性觀察Ip-變化情況：開(kāi)啟穩(wěn)壓電源和掃描電源。根據(jù)給定的Uf、UG、UR控制值，先預(yù)置一組數(shù)。掃描電源置“手動(dòng)”。緩慢增加，觀察板極電流Ip的變化情況，此時(shí)應(yīng)能看到IP的起伏變化。分別改變Uf、UG、UR及爐溫值，

12、觀察每個(gè)參量對(duì)IP-UA曲線的影響。最后，要求隨著UA的增加能觀察到IP有810個(gè)峰，峰與谷的差別應(yīng)比較明顯，最大峰值應(yīng)接近于電流表的滿量程處，但又不過(guò)載，并且在三五分鐘時(shí)間內(nèi)Ip-變化規(guī)律無(wú)明顯改變。在改變條件過(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn)：每個(gè)參量不能超過(guò)最大允許值；電流表不要過(guò)載；Uf和爐溫改變時(shí)，對(duì)Ip的影響有一段滯后時(shí)間，不要一下子改變很多。每改變一次，等2min3min再觀察IP的變化；若電流IP迅速增大，表明汞原子已明顯電離，此時(shí)應(yīng)立即減小UA；有時(shí)掃描電源也可置于“知?jiǎng)印?，周期選用“40s”。(4)測(cè)量IP -線：在得到了滿足3中要求的最佳條件，并待IP -變化規(guī)律也已達(dá)穩(wěn)定后，可開(kāi)始

13、逐點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)。利用“手動(dòng)”掃描方式，緩慢增加UA,從0V到60V左右，逐點(diǎn)記錄及相應(yīng)的IP值。利用“手動(dòng)”掃描方式，緩慢增加，從0V到60V左右，逐點(diǎn)記錄及相應(yīng)的IP值，合理選擇測(cè)量間隔，峰值點(diǎn)附近測(cè)量點(diǎn)要多些。(5)利用“自動(dòng)”掃描方式和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得IP-曲線。數(shù)據(jù)處理及誤差分析由前面的討論可知，Ip-曲線上相鄰兩峰值之間的電位差就是汞原子的第一激發(fā)電位Ug。實(shí)驗(yàn)得到幾個(gè)峰值，用逐差法或線性擬合方法處理數(shù)據(jù)，可使Ug求得更準(zhǔn)確。計(jì)算方法自擬。關(guān)于Ug的誤差，應(yīng)從測(cè)量過(guò)程中的隨機(jī)誤差和外接電壓表的儀器誤差兩方面來(lái)考慮。計(jì)算出Ug值。數(shù)字電壓表精度為0.1%U+0.1V。思 考 題1.為什么

14、IP-UP呈周期性變化?2.拒斥電壓UR增大時(shí)，IP如何改變?3.燈絲電壓Uf改變時(shí)，夫蘭克-赫茲管內(nèi)什么參量將發(fā)生改變?4.爐溫的大小直接影響管內(nèi)什么參量?附錄：智能夫蘭克赫茲性能簡(jiǎn)介該儀器用于測(cè)量氬原子的激發(fā)電位。觀察其特殊的伏安特性現(xiàn)象。研究原子能級(jí)的量子特性。它由夫蘭克赫茲管、工作電源及掃描電源、微電流測(cè)量?jī)x三部份組成。1、 夫蘭克赫茲管：氬管 管子結(jié)構(gòu)：4級(jí)譜峰（或谷）數(shù)量6“壽命3000hrs2、工作電源及掃描電源（三位半數(shù)顯）：燈絲電壓:DC 06.3，±1% V，±1%第一棚壓:DC 05V第二棚壓:DC 0100V，±1%（自動(dòng)掃描/手動(dòng)）拒拆電

15、壓：DC 012V，±1%3. 微電流測(cè)量?jī)x（三位半數(shù)顯）： 測(cè)量范圍：10-610-9A，±1%4. 電源電壓：220V，50HZ最大電源電流：0.5A保險(xiǎn)管：0.5A5. 體積儀器：405×260×145mm包裝箱：480×395×240mm主要功能特點(diǎn)：1. 充氬夫蘭克赫茲管，不需加熱。2. 國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)：普通示波器動(dòng)態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)曲線形成過(guò)程，不損失譜峰數(shù)。直觀生動(dòng)地展現(xiàn)了物理過(guò)程，大大加深了學(xué)生的體驗(yàn)和理解。3. 普通示波器顯示譜峰數(shù)點(diǎn)測(cè)法描繪譜峰數(shù)64. 手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)相結(jié)合的多種實(shí)驗(yàn)方式。A：手動(dòng)測(cè)量數(shù)顯測(cè)量值人工描繪譜峰曲

16、線 普通示波器動(dòng)態(tài)顯示譜峰曲線形成過(guò)程。B：自動(dòng)測(cè)量普通示波器動(dòng)態(tài)曲線形成過(guò)程回查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)人工描繪曲線智能夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)操作說(shuō)明1. 智能夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)面板及基本操作介紹1.1 智能夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀前面板功能說(shuō)明智能夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀前面板如下圖所示，以功能劃分為八個(gè)區(qū)：區(qū)（1）是夫蘭克赫茲管各輸入電壓連接插孔和板極電流輸出插座；區(qū)（2）是夫蘭克赫茲管所需激勵(lì)電壓的輸出連接插孔，其中左側(cè)輸出孔為正極， 右側(cè)為負(fù)極區(qū)（3）是測(cè)試電流指示區(qū)：四位七段數(shù)碼管指示電流值；四個(gè)電流量程檔位選擇按鍵用于選擇不同的最大電流量程檔；每一個(gè)量程選擇同時(shí)備有一個(gè)選擇指示燈指示當(dāng)前電流量程檔位；區(qū)（4）是測(cè)試電

17、壓指示區(qū)：四位七段數(shù)碼管指示當(dāng)前選擇電壓源的電壓值；四個(gè)電壓源選擇按鍵用于選擇不同的電壓源；每一個(gè)電壓源選擇都備有一個(gè)選擇指示燈指示當(dāng)前選擇的電壓源；區(qū)（5）是測(cè)試信號(hào)輸入輸出區(qū)：電流輸入插座輸入夫蘭克赫茲管板極電流信號(hào)輸出和同步輸出插座可將信號(hào)送示波器顯示區(qū)（6）是調(diào)整按鍵區(qū)，用于：改變當(dāng)前電壓源電壓設(shè)定值設(shè)置查詢電壓點(diǎn)；區(qū)（7）是工作狀態(tài)指示區(qū)：通信指示燈指示實(shí)驗(yàn)儀與計(jì)算機(jī)的通信狀態(tài)；啟動(dòng)按鍵與工作方式按鍵共同完成多種操作，詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)相關(guān)欄目；區(qū)（8）是電源開(kāi)關(guān)。1.2智能夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀后面板說(shuō)明 智能夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀后面板上有交流電源插座，插座上自帶有保險(xiǎn)管座；如果實(shí)驗(yàn)儀已升級(jí)為微機(jī)型

18、，則通信插座可聯(lián)計(jì)算機(jī)，否則，該插座不可使用。1.3 智能夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀連線說(shuō)明 在確認(rèn)供電電網(wǎng)電壓無(wú)誤后，將隨機(jī)提供的電源連線插入后面板的電源插座中；連接面板上的連接線（連線圖見(jiàn)附錄）。務(wù)必反復(fù)檢查，切勿連錯(cuò)！1.4 開(kāi)機(jī)后的初始狀態(tài)開(kāi)機(jī)后，實(shí)驗(yàn)面板狀態(tài)顯示如下：1. 實(shí)驗(yàn)儀的“1mA”電流檔位指示燈亮，表明此時(shí)電流的量程為1mA檔；電流顯示值為000.0uA；2. 實(shí)驗(yàn)儀的“燈絲電壓”檔位指示燈亮，表明此時(shí)修改的電壓為燈絲電壓；電壓顯示值為000.0V；最后一位在閃動(dòng)，表明現(xiàn)在修改位為最后一位；3. “手動(dòng)”指示燈亮，表明此時(shí)實(shí)驗(yàn)操作方式為手動(dòng)操作。1.5 變換電流量程如果想變換電流量程

19、，則按下在區(qū)（3）中的相應(yīng)電流量程按鍵，對(duì)應(yīng)的量程指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)電流指示的小數(shù)點(diǎn)隨之改變，表明量程已變換。1.6 變換電壓源如果想變換不同的電壓，則按下在區(qū)（4）中的相應(yīng)電壓源按鍵，對(duì)應(yīng)的電壓源指示燈隨之點(diǎn)亮，表明電壓源變換選擇已完成，可以對(duì)選擇的電壓源進(jìn)行電壓值設(shè)定和修改。1.7 修改電壓值按下前面板區(qū)（6）上的/鍵，當(dāng)前電壓的修改位將進(jìn)行循環(huán)移動(dòng)，同時(shí)閃動(dòng)位隨之改變，以提示目前修改的電壓位置。按下面板的/，電壓值在當(dāng)前修改位遞增/遞減一個(gè)增量單位。注意：1.如果當(dāng)前電壓值加上一個(gè)單位電壓值的和值超過(guò)了允許輸出的最大電壓值，再按下鍵，電壓值只能修改為最大電壓值。2.如果當(dāng)前電壓值減去一個(gè)單

20、位電壓值的差值小于零，再按下鍵，電壓值只能修改為零。1.8建議工作狀態(tài)范圍警告：F-H管很容易因電壓設(shè)置不合適而遭到損害，所以，一定要按照規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟和適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。電流量程：1uA或10uA檔燈絲電源電壓：34.5VVGIK電壓：13VVG2A電壓：57VVG2K電壓：80.0V由于F-H管的離散性以及使用中的衰老過(guò)程，每一只F-H管的最佳工作狀態(tài)是不同的，對(duì)具體的FH管應(yīng)在上述范圍內(nèi)找出其較理想的工作狀態(tài)。建議：貼在機(jī)箱上蓋的標(biāo)牌參數(shù)，是在出廠地點(diǎn)出廠時(shí)“自動(dòng)測(cè)試”參數(shù)，如果在使用過(guò)程中，波形不理想，可適當(dāng)調(diào)節(jié)燈絲電壓、VGIK電壓、VG2A電壓。燈絲電壓的調(diào)整建議控制在標(biāo)牌參數(shù)的

21、±0.3V范圍內(nèi)。1. 手動(dòng)測(cè)試下面是用智能夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)主機(jī)單獨(dú)完成夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)的介紹。2.1認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)教程，理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。2.2按1.3條的要求完成連線連接。2.3檢查連線連接，確認(rèn)無(wú)誤后按下電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)儀。2.4檢查開(kāi)機(jī)狀態(tài)，應(yīng)與1.4條一致。2.5設(shè)定電流量程，參考1.5條進(jìn)行。2.6設(shè)定電壓源電壓值操作方法參見(jiàn)1.6條和1.7條。需設(shè)定的電壓源有：燈絲電壓VF、VGIK、VG2A，設(shè)定狀態(tài)參見(jiàn)1.8條或隨機(jī)提供的工作條件。2.7測(cè)試操作與數(shù)據(jù)記錄測(cè)試操作過(guò)程中每改變一次電壓源VG2K的電壓值，F(xiàn)H管的板極電流值隨之改變。此時(shí)記錄下區(qū)（3）顯示的電流值和區(qū)（

22、4）顯示的電壓值數(shù)據(jù)，以及環(huán)境條件，待實(shí)驗(yàn)完成后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。改變電壓源VG2K的電壓值的操作方法參見(jiàn)1.6條和1.7條敘述的方法進(jìn)行。電壓源VG2K的電壓值的最小變化值是0.5V。為了快速VG2K的電壓值，可按1.7條敘述的方法先改變調(diào)整位的位置，再調(diào)整電壓值，可以得到每步大于0.5V的調(diào)整速度。2.8 示波器顯示輸出測(cè)試電流也可以通過(guò)示波器進(jìn)行顯示觀測(cè)。將區(qū)（5）的“信號(hào)輸出”和“同步輸出”分別連接到示波器的信號(hào)通道和外同步通道，調(diào)節(jié)好示波器的同步狀態(tài)和顯示幅度，按2.7的方法操作實(shí)驗(yàn)儀，在示波器上既可看到FH管板極電流的即時(shí)變化。2.9重新啟動(dòng)在手動(dòng)測(cè)試的過(guò)程中，按下區(qū)（7）中的啟

23、動(dòng)按鍵，VG2K的電壓值將被設(shè)置為零，內(nèi)部存儲(chǔ)的測(cè)試數(shù)據(jù)被清除，示波器上顯示的波形被清除，但VF、VGIK、VG2A、電流檔位等的狀態(tài)不發(fā)生改變。這時(shí)，操作者可以在該狀態(tài)下重新進(jìn)行測(cè)試，或修改狀態(tài)后再進(jìn)行測(cè)試。3.自動(dòng)測(cè)試智能夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀除可以進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試外，還可以進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試時(shí)，實(shí)驗(yàn)儀將自動(dòng)產(chǎn)生VG2K掃描電壓，完成整個(gè)測(cè)試過(guò)程；將示波器與實(shí)驗(yàn)儀相連接，在示波器上可看到FH管板極電流隨VG2K電壓變化的波形。3.1自動(dòng)測(cè)試狀態(tài)設(shè)置自動(dòng)測(cè)試時(shí)VF、VGIK、VG2A、及電流檔位等狀態(tài)設(shè)置的操作過(guò)程，F(xiàn)H管的連線操作過(guò)程與手動(dòng)測(cè)試操作過(guò)程一樣，可參看2.1至2.6條的介紹。如果

24、通過(guò)示波器觀察自動(dòng)測(cè)試過(guò)程，可將區(qū)（5）的“信號(hào)輸出”和“同步輸出”分別連接到示波器的信號(hào)通道和外同步通道，調(diào)節(jié)好示波器的同步狀態(tài)和顯示幅度。建議工作狀態(tài)和手動(dòng)測(cè)試情況下相同。3.2VG2K掃描終止電壓的設(shè)定進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試時(shí)，實(shí)驗(yàn)儀將自動(dòng)產(chǎn)生VG2K掃描電壓。實(shí)驗(yàn)儀默認(rèn)VG2K掃描電壓的初始值為零，VG2K掃描電壓大約每0.4秒遞增0.2伏。直到掃描終止電壓。要進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，必須設(shè)置電壓VG2K的掃描終止電壓。首先，將面板區(qū)（7）中的“手動(dòng)/自動(dòng)”測(cè)試鍵按下，自動(dòng)測(cè)試指示燈亮；在區(qū)（4）按下VG2K電壓源選擇鍵，VG2K電壓源選擇指示燈亮；在區(qū)（6）用/，/完成VG2K電壓值的具體設(shè)定。VG2K

25、設(shè)定終止值建議以不超過(guò)80V為好。3.3自動(dòng)測(cè)試啟動(dòng)自動(dòng)測(cè)試狀態(tài)設(shè)置完成后，在啟動(dòng)自動(dòng)測(cè)試過(guò)程前應(yīng)檢查VF、VGIK、VG2A、VG2K的電壓設(shè)定值是否正確，電流量程選擇是否合理，自動(dòng)測(cè)試指示燈是否正確指示。如果有不正確的項(xiàng)目，請(qǐng)按3.1條、3.2條重新設(shè)置正確。如果所有都是正確、合理的，將區(qū)（4）的電壓源選擇選為VG2K，再按面板上區(qū)（7）的“啟動(dòng)”鍵，自動(dòng)測(cè)試開(kāi)始。在自動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)面板的電壓指示區(qū)區(qū)（4），測(cè)試電流指示區(qū)區(qū)（3），觀察掃描電壓VG2K與FH管板極電流的相關(guān)變化情況。如果連接了示波器，可通過(guò)示波器觀察掃描電壓VG2K與FH管板極電流的相關(guān)變化的輸出波形。在自動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，為避免面板按鍵誤操作，導(dǎo)致自動(dòng)測(cè)試失敗，面板上除“手動(dòng)/自動(dòng)”按鍵外的所有按鍵都被屏蔽禁止。3.4中斷自動(dòng)測(cè)試過(guò)程在自動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，只要按下“手動(dòng)/自動(dòng)”鍵，手動(dòng)測(cè)試指示燈亮，實(shí)驗(yàn)儀就中斷了自動(dòng)測(cè)試過(guò)程，回復(fù)到開(kāi)機(jī)初始狀態(tài)。所有按鍵都被再次開(kāi)啟工作。這時(shí)可進(jìn)行下一次的測(cè)試準(zhǔn)備工作。本次測(cè)試的數(shù)據(jù)依然保留在實(shí)驗(yàn)儀主機(jī)的存貯器中，直到下次測(cè)試開(kāi)始時(shí)才被清除。所以，示波器仍會(huì)觀測(cè)到部分波形。3.5自動(dòng)測(cè)試過(guò)程正常結(jié)束當(dāng)掃描電壓VG2K的電壓值大于設(shè)定的測(cè)試終止電壓值后，實(shí)驗(yàn)儀將自動(dòng)結(jié)束本次自動(dòng)測(cè)試