大學(xué)物理實驗報告弗蘭克赫茲實驗

1、為了研究原子內(nèi)部的能量時態(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)部量子化能級的存在。實驗要求：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驗方法。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L722 O579.07404 66296 733n P| 6 F S D1 2 t 1-1 ;9：7f-10-L692 0576 96125 06UOI0L4Q366.33：365 02365 IS366 ?9265.58Hg譜圖其中 61So(0ev)為基態(tài)，63Pi

2、(4.9ev)為激發(fā)態(tài)，63P0 (4.7ev)、63P2( 5.47ev)為亞穩(wěn)態(tài)實現(xiàn)能級躍遷，吸收光子A菖二月。罵原子與電子碰撞氏度占總印一月=一例一2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F-H管內(nèi)充汞，燈絲加熱 K使其發(fā)射電子，Gi控制通過Gi的電子數(shù)目，G2加速電子，Gi、G2空間較大，提供足夠的碰撞概率，A接收電子，AG2加一扼止電壓，使失去動能的電子不能到達，形成電流。實驗曲線:F此過程在G1G2空間發(fā)生，在加速場的作用下，電子獲得動能，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)

3、，電子失去相對應(yīng) 的能量，使其不能到達 A從而不能形成電流。. =4.7V,使原子激發(fā)到63Po,此態(tài)較穩(wěn)定，不容易再產(chǎn)生躍遷，故不 容易觀察到這個吸收。筮=4.9V,使原子激發(fā)到63Pi,引起共振吸收，電子速度幾乎為零，電 子不能到達A,形成第一個峰。=9. = 9.8V,電子與原子發(fā)生兩次非彈性碰撞，在 G2處失去動能，形成第 二個峰。=4.9nV,將形成第n個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，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。注意事項先將溫度調(diào)到設(shè)定值，打開溫控電源，加溫指示燈on亮（綠色），到設(shè)定溫度off指示燈亮（紅色）。接線，將Vf, VgiK , Vg2P, Vg2K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)爐上標簽設(shè)定各電壓值。用“手動”檔測曲線。實驗中若產(chǎn)生電離擊穿（電流迅速嚴重過載），立即將加速電壓調(diào)到零，減小 燈絲電壓，每次減小0.10.2V,重新測曲線。加熱爐的爐溫較高，移動時應(yīng)注意，導(dǎo)線不要掛在爐壁上。在實驗中