第三章 普朗克常數(shù)的測(cè)量

1、第三章 普朗克常數(shù)的測(cè)量 當(dāng)光照在物體上時(shí)，光的能量?jī)H部分以熱的形式被物體吸收，而另一部分則轉(zhuǎn)化為物體中某些電子的能量，使電子逸出物體表面，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子，在光電效應(yīng)中，光顯示出它的粒子性質(zhì)，所以這種現(xiàn)象對(duì)認(rèn)識(shí)光的本性，具有極其重要的意義。 1905年愛(ài)因斯坦發(fā)展了輻射能量E以hv(v是光的頻率)為不連續(xù)的最小單位的量子化思想，成功地解釋了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。1916年密立根用光電效應(yīng)法測(cè)量了普朗克常數(shù)h，確定了光量子能量方程式的成立。今天，光電效應(yīng)已經(jīng)廣泛地運(yùn)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，利用光電效應(yīng)制成的光電器件已成為光電自動(dòng)控制、電報(bào)、以及微弱光信號(hào)檢測(cè)等

2、技術(shù)中不可缺少的器件。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解光的量子性，光電效應(yīng)的規(guī)律，加深對(duì)光的量子性的理解；2、驗(yàn)證愛(ài)因斯坦方程，并測(cè)定普朗克常數(shù)h；3、學(xué)習(xí)用不同的方法處理數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)原理光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示，其中S為真空光電管，K為陰極，A為陽(yáng)極，當(dāng)無(wú)光照射陰極時(shí)，由于陽(yáng)極與陰極是斷路，所以檢流計(jì)G中無(wú)電流流過(guò)，當(dāng)用一波長(zhǎng)比較短的單色光照射到陰極K上時(shí)，形成光電流，光電流隨加速電位差U變化的伏安特性曲線如圖2所示。圖1：光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理圖 圖2：光電管的伏安特性曲線1、光電流與入射光強(qiáng)度的關(guān)系光電流隨加速電位差U的增加而增加，加速電位差增加到一定量值后，光電流達(dá)到飽和值IH，飽和電流與光強(qiáng)成正

3、比，而與入射光的頻率無(wú)關(guān)。當(dāng)U=UA-UK變成負(fù)值時(shí)，光電流迅速減小。實(shí)驗(yàn)指出，有一個(gè)遏止電位差Ua存在，當(dāng)電位差達(dá)到這個(gè)值時(shí)，光電流為零。2、光電子的初動(dòng)能與入射光頻率之間的關(guān)系光電子從陰極逸出時(shí)，具有初動(dòng)能，在減速電壓下，光電子逆著電場(chǎng)力方向由K極向A極運(yùn)動(dòng)，當(dāng)U=U0時(shí)，光電子不再能達(dá)到A極，光電流為零，所以電子的初動(dòng)能等于它克服電場(chǎng)力所作的功，即 （1）根據(jù)愛(ài)因斯坦關(guān)于光的本性的假設(shè)，光是一粒一粒運(yùn)動(dòng)著的粒子流，這些光粒子稱為光子，每一光子的能量為E=，其中h為普朗克常量，為光波的頻率，所以不同頻率的光波對(duì)應(yīng)光子的能量不同，光電子吸收了光子的能量之后，一部分消耗于克服電子的逸出功A，另

4、一部分轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能，由能量守恒定律可知 （2） 式(2)稱為愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程。其中m和V是光電子的質(zhì)量和速度，3、光電效應(yīng)有光電閾存在實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)光的頻率（即）時(shí)，不論用多強(qiáng)的光照射到金屬物質(zhì)，電子都不能逸出金屬表面，因而沒(méi)有光電效應(yīng)產(chǎn)生；產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光最低頻率，稱為光電效應(yīng)的極限頻率（又稱紅限）。不同的金屬材料有不同的脫出功，因而也是不同的。光電子的能量決定于光子的頻率，光子的頻率越高，光電子的能量越大；而光電子的數(shù)目只決定于入射光強(qiáng)，即光強(qiáng)只影響光電子所形成光電流的大小。從而成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律。愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程同時(shí)提供了測(cè)普朗克常數(shù)的一種方法：由公式(1)和(2)可

5、得：，當(dāng)用不同頻率（）的單色光分別做光源時(shí)，就有： 任意聯(lián)立其中兩個(gè)方程就可得到 （3）由此若測(cè)定了兩個(gè)不同頻率的單色光所對(duì)應(yīng)的遏止電位差即可算出普朗克常數(shù)h，也可由直線的斜率k求出h（=ek）。因此，用光電效應(yīng)方法測(cè)量普朗克常數(shù)的關(guān)鍵在于獲得單色光，測(cè)量光電管的伏安特性曲線和確定遏止電位差值。 實(shí)驗(yàn)中，單色光可由汞燈光源經(jīng)過(guò)濾光片選擇譜線產(chǎn)生，汞燈是一種氣體放電光源，點(diǎn)燃穩(wěn)定后，在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)有幾條波長(zhǎng)相差較遠(yuǎn)的強(qiáng)譜線，如表1所示，與濾光片聯(lián)合作用后可產(chǎn)生需要的單色光。表1 可見(jiàn)光區(qū)汞燈強(qiáng)譜線波長(zhǎng)/nm頻率/1014Hz顏色577.05.198黃546.15.492綠435.86.882藍(lán)4

6、04.77.410紫365.08.216近紫外為了獲得準(zhǔn)確的遏止電位差值，本實(shí)驗(yàn)用的光電管應(yīng)該具備下列條件：對(duì)所有可見(jiàn)光譜都比較靈敏。陽(yáng)極包圍陰極，這樣當(dāng)陽(yáng)極為負(fù)電位時(shí)，大部分光電子仍能射到陽(yáng)極。陽(yáng)極沒(méi)有光電效應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生反向電流。暗電流很小。但是實(shí)際使用的真空型光電管并不完全滿足以上條件，由于存在陽(yáng)極光電效應(yīng)所引起的反向電流和暗電流(即無(wú)光照射時(shí)的電流)，所以測(cè)得的電流值，實(shí)際上包括上述兩種電流和由陰極光電效應(yīng)所產(chǎn)生的正向電流三個(gè)部分，所以伏安曲線并不與U軸相切，由于暗電流是由陰極的熱電子發(fā)射及光電管管殼漏電等原因產(chǎn)生，與陰極正向光電流相比，其值很小，且基本上隨電位差U呈線性變化，因此可忽略

7、其對(duì)遏止電位差的影響。陽(yáng)極反向光電流雖然在實(shí)驗(yàn)中較顯著，但它服從一定規(guī)律，據(jù)此，確定遏止電位差值，可采用以下兩種方法： (1)交點(diǎn)法陰極電流IkI實(shí)測(cè)電流I陽(yáng)極電流IA圖3 存在反向電流的伏安特性曲線光電管陽(yáng)極用逸出功較大的材料制作，制作過(guò)程中盡量防止陰極材料蒸發(fā)，實(shí)驗(yàn)前對(duì)光電管陽(yáng)極通電，減少其上濺射的陰極材料，實(shí)驗(yàn)中避免入射光直接照射到陽(yáng)極上，這樣可使它的反向電流大大減少，其伏安特性曲線與圖2十分接近，因此曲線與U軸交點(diǎn)的電位差值近似等于遏止電位差Ua，此即交點(diǎn)法。(2)拐點(diǎn)法光電管陽(yáng)極反向光電流雖然較大，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，若使反向光電流能較快地飽和，則伏安特性曲線在反向電流進(jìn)入飽和段后有著明

8、顯的拐點(diǎn)，如圖3所示，此拐點(diǎn)的電位差即為遏止電位差。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 手動(dòng)測(cè)量1測(cè)試前準(zhǔn)備： 將測(cè)試儀及汞燈電源接通，預(yù)熱20分鐘。把汞燈及光電管暗箱遮光蓋蓋上，將汞燈暗箱光輸出口對(duì)準(zhǔn)光電管暗箱光輸入口，調(diào)整光電管與汞燈距離（為約40cm）并保持不變。用專用連接線將光電管暗箱電壓輸入端與測(cè)試儀電壓輸出端（后面板上）連接起來(lái)（紅紅，蘭蘭）。將“電流量程”選擇開關(guān)置于所選檔位，儀器在充分預(yù)熱后，進(jìn)行測(cè)試前調(diào)零，旋轉(zhuǎn)“調(diào)零”旋鈕使電流指示為000.0 。用高頻匹配電纜將光電管暗箱電流輸出端K與測(cè)試儀微電流輸入端（后面板上）連接起來(lái)。2測(cè)光電管的伏安特性曲線：先將功能選擇按鍵置于“伏安特性測(cè)試（手動(dòng)）”檔

9、，再將電壓選擇按鍵置于-2V+30V；將“電流量程”選擇開關(guān)置于10-1110-13檔（根據(jù)光電流的大小而定）。將直徑4mm從低到高調(diào)節(jié)電壓（低從-2V開始，按圖六實(shí)測(cè)曲線的形狀，測(cè)量到電壓為0左右）記錄電流從非零（電流極性為負(fù)）到零再到非零（電流極性為正）點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值作為第一組數(shù)據(jù)，以后電壓每變化一定值記錄一組數(shù)據(jù)到表2中。在UAK為30V時(shí)，將“電流量程”選擇開關(guān)置于10-10A檔（具體置于哪一檔，根據(jù)光電流的大小而定）。記錄光闌分別為2mm、4mm、8mm時(shí)對(duì)應(yīng)的電流值于表3中。換上直徑4mm的光闌及546.1nm的濾色片，重復(fù)、測(cè)量步驟。用表2數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作對(duì)應(yīng)于以上兩種波長(zhǎng)及光

10、強(qiáng)的伏安特性曲線。由于照到光電管上的光強(qiáng)與光闌面積成正比，用表3數(shù)據(jù)驗(yàn)證光電管的飽和光電流與入射光強(qiáng)成正比。表2 IUAK關(guān)系435.8nm光闌4nmUAK(V)I(×10-11A)546.1nm光闌4nmUAK(V)I(×10-11A)表3 IMP關(guān)系 UAK= V435.8nm光闌孔248I(×10-10A)546.1nm光闌孔248I(×10-10A)3、測(cè)普朗克常數(shù)h：理論上，測(cè)出各頻率的光照射下陰極電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的UAK，其絕對(duì)值即該頻率的截止電壓，然而實(shí)際上由于光電管的陽(yáng)極反向電流，暗電流，本底電流及極間接觸電位差的影響，實(shí)測(cè)電流并非陰極電流

11、，實(shí)測(cè)電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的UAK也并非截止電壓。光電管制作過(guò)程中陽(yáng)極往往被污染，沾上少許陰極材料，入射光照射陽(yáng)極或入射光從陰極反射到陽(yáng)極之后都會(huì)造成陽(yáng)極光電子發(fā)射，UAK為負(fù)值時(shí)，陽(yáng)極發(fā)射的電子向陰極遷移構(gòu)成了陽(yáng)極反向電流。暗電流和本底電流是熱激發(fā)產(chǎn)生的光電流與雜散光照射光電管產(chǎn)生的光電流，可以在光電管制作或測(cè)量過(guò)程中采取適當(dāng)措施以減少或消除它們的影響。極間接觸電位差與入射光頻率無(wú)關(guān)，只影響U0的準(zhǔn)確性，不影響U0直線斜率，對(duì)測(cè)定h無(wú)影響。 此外，由于截止電壓是光電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓，若電流放大器靈敏度不夠，或穩(wěn)定性不好，都會(huì)給測(cè)量帶來(lái)較大誤差。本實(shí)驗(yàn)儀器采用了新型結(jié)構(gòu)的光電管。由于其特殊結(jié)構(gòu)使光

12、不能直接照射到陽(yáng)極，由陰極反射照到陽(yáng)極的光也很少，加上采用新型的陰，陽(yáng)極材料及制造工藝，使得陽(yáng)極反向電流大大降低，暗電流也很少。由于本儀器的特點(diǎn)，在測(cè)量各譜線的截止電壓U0時(shí)，可不用難于操作的“拐點(diǎn)法”，而用“零電流法”或“補(bǔ)償法”。零電流法：是直接將各譜線照射下測(cè)得的電流為零時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓UAK的絕對(duì)值作為截止電壓U0。此法的前提是陽(yáng)極反向電流，暗電流和本底電流都很小，用零電流法測(cè)得的截止電壓與真實(shí)值相差很小。且各譜線的截止電壓都相差 U，對(duì)U0-曲線的斜率無(wú)大的影響，因此對(duì)h的測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生大的影響。補(bǔ)償法是：調(diào)節(jié)電壓UAK使電流為零后，保持UAK不變，遮擋汞燈光源，此時(shí)測(cè)得的電流I1為電壓接

13、近截止電壓時(shí)的暗電流和本底電流。重新讓汞燈照射光電管，調(diào)節(jié)電壓UAK使電流值至I1，將此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓UAK的絕對(duì)值作為截止電壓U0。此法可補(bǔ)償暗電流和本底電流對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。測(cè)量：先將功能選擇按鍵置于“截止電壓測(cè)試（手動(dòng)）”檔，再將選擇按鍵置于-2V+2V檔；將“電流量程”選擇開關(guān)置于10-12檔（或10-13具體視電流大小決定），將測(cè)試儀電流輸入電纜斷開，調(diào)零后重新接上；將直徑4mm 的光闌及365.0nm的濾色片裝在光電管暗箱光輸入口上。從低（-2V）到高調(diào)節(jié)電壓，用“零電流法”或“補(bǔ)償法”測(cè)量該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的U0，并將數(shù)據(jù)記于表4中。依次換上404.7nm，435.8nm，546.1nm，

14、577.0nm的濾色片，重復(fù)以上測(cè)量步驟。表4、U0關(guān)系 光闌孔= 4 mm波長(zhǎng)（nm）365.0404.7435.8546.1577.0頻率 (×1014Hz)8.2167.4106.8825.4925.196截止電壓U01（V）截止電壓U02（V）截止電壓（V）五、數(shù)據(jù)處理可用以下三種方法之一處理表4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出U0直線的斜率k。 根據(jù)線性回歸理論，U0直線的斜率k的最佳擬合值為：其中： 表示頻率v的平均值 表示頻率v的平方的平均值 表示截止電壓U0的平均值 表示頻率v與截止電壓U0的乘積的平均值根據(jù) ，可用逐差法從表4的后四組數(shù)據(jù)中求出兩個(gè)將其平均值作為所求k的數(shù)值?？捎帽?/p>

15、4數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作U0直線，由圖求出直線斜率k。 求出直線斜率k后，可用h=ek求出普朗克常數(shù)，并與h的公認(rèn)值h0比較求出相對(duì)誤差： ，式中e =1.602×10-19C，h0=6.626×10-34 J.s。自動(dòng)測(cè)量（見(jiàn)下頁(yè)圖）1原理 在自動(dòng)測(cè)試方式下,普朗克常數(shù)測(cè)試儀內(nèi)的單片機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生加于光電管AK極的掃描電壓.在“截止電壓測(cè)試”方式時(shí)，掃描電壓為-2.3V到0V。分辨率為0.009V。在“伏安特性測(cè)試”方式時(shí)，掃描電壓為0V到30V，分辨率為0.12V。機(jī)內(nèi)的單片機(jī)同時(shí)控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將光電流采入內(nèi)存。一旦接收到PC機(jī)發(fā)出的命令時(shí)，立即將數(shù)據(jù)送給PC機(jī)。PC機(jī)把接收

16、到的數(shù)據(jù)用圖形和字符同時(shí)顯示出來(lái)。在“截止電壓測(cè)試”方式下，只要接收到兩條或以上（最多5條）曲線，即可自動(dòng)計(jì)算出截止電壓，U0直線的斜率K，普朗克常數(shù)值h以及相對(duì)誤差等，還可畫出直線。只要伏安（）特性曲線達(dá)到5條，也可手動(dòng)算出K、h及相對(duì)誤差值。在“伏安特性測(cè)試”方式時(shí)，可畫出伏安特性曲線，從中可觀察到各曲線的飽和段。以上兩種方式都能將數(shù)據(jù)存盤或從硬盤中調(diào)出。而“收發(fā)預(yù)存數(shù)據(jù)”方式是測(cè)試單片機(jī)與PC機(jī)通訊用的，能正確畫出5條預(yù)存于單片機(jī)內(nèi)存中的5條短曲線，即說(shuō)明單片機(jī)與PC機(jī)通訊正常，利用這5條曲線還可進(jìn)行“手動(dòng)計(jì)算”（詳見(jiàn)下“手動(dòng)計(jì)算”說(shuō)明）。2測(cè)試軟件說(shuō)明 圖(二) 圖(一) 圖(三) 圖

17、(四) 圖(五) 菜單項(xiàng)分“文件”、“設(shè)置”和“數(shù)據(jù)庫(kù)”三個(gè)主菜單?！拔募庇址譃椤按蜷_一組曲線”、“打開一條曲線”、“保存一組曲線”、“另存為”、“打印屏幕”、“退出”。在“截止電壓測(cè)試”方式或“伏安特性測(cè)試”方式時(shí)，只要畫出一條以上曲線，即可“保存一組曲線”到硬盤中，這時(shí)保存的文件名為“PLK1.dat”（對(duì)應(yīng)于365mm ）到“PLK5.dat”（對(duì)應(yīng)于577nm）。而只有畫出來(lái)曲線才是有效數(shù)據(jù)，其余曲線保存的是“零”數(shù)據(jù)。而“另存為”要操作者先取名，若取為B，則保存的文件名為B1.dat（對(duì)應(yīng)于365nm）B5.dat（對(duì)應(yīng)于577nm）?！按蜷_一組曲線”為同時(shí)打開PLK1.

18、dat到PLK5.dat等5條曲線，“打開一條曲線”則為打開任何一條已存的.dat文件?！按蛴∑聊弧眲t將包括數(shù)據(jù)和圖形的整個(gè)畫面全部打印出來(lái)?！霸O(shè)置”包括“工作方式”、“串口選擇”和“鍵盤輸入計(jì)算PLK常數(shù)”。工作方式分為“收發(fā)預(yù)存數(shù)據(jù)”、“截止電壓測(cè)試”和“伏安特性測(cè)試”，上面已做了簡(jiǎn)要說(shuō)明?！按谶x擇”可選擇通訊口為串口1或串口2?！版I盤輸入計(jì)算PLK常數(shù)”是用鍵盤輸入5組截止電壓數(shù)據(jù)，即可算出普朗克常數(shù)值及相對(duì)誤差。 “數(shù)據(jù)庫(kù)”包括“添加”、“更新”、“刪除”、“瀏覽”四項(xiàng)。數(shù)據(jù)庫(kù)為MSACCESS類型，名為db1.mdb，點(diǎn)擊“瀏覽”可瀏覽數(shù)據(jù)庫(kù)，再一次點(diǎn)擊則隱藏起來(lái)。注意“添加”、“

19、更新”時(shí)，“編號(hào)”不要重復(fù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)的字段包括：“編號(hào)”、“姓名”、“班級(jí)”、“保存的文件名”、“說(shuō)明”、“日期”、“采樣值或自動(dòng)計(jì)算值：。測(cè)試按鈕 “示例”：將自動(dòng)生成的5條線顯示出來(lái)，可通過(guò)“手動(dòng)計(jì)算”，“自動(dòng)計(jì)算”算出結(jié)果?！鞍l(fā)送”：發(fā)送命令給普朗克常數(shù)測(cè)試儀?！爱媹D”：接收普朗克常數(shù)測(cè)試儀采集到的數(shù)據(jù)，并以字符和圖形方式顯示出來(lái)?！安脸保呵宄嬅嬷械膱D形顯示并清空由普朗克常數(shù)測(cè)試儀送來(lái)的采樣數(shù)據(jù)?！按蛴∑聊弧保簩⒄麄€(gè)畫面送打印機(jī)打印?！胺糯箸R”：調(diào)用操作系統(tǒng)的放大鏡工具?！笆謩?dòng)計(jì)算”：在“截止電壓測(cè)試”方式下，用鼠標(biāo)從左到右依次單擊屏幕上所選的點(diǎn)，選出5組截止電壓值或拐點(diǎn)值，單擊“手

20、動(dòng)計(jì)算”后，立即在最下面的文本框中顯示出K值，h值和相對(duì)誤差值，并顯示出V-直線。“自動(dòng)計(jì)算”：在“截止電壓測(cè)試”方式下，畫面上已顯示出2條以上（最多5條）曲線時(shí)，單擊“自動(dòng)計(jì)算”，即在“采樣值或自動(dòng)計(jì)算值”文本框中顯示出截止電壓，K值，h值和相對(duì)誤差，并作出V-線。“清空采樣值”：清空在“采樣值或自動(dòng)計(jì)算值”文本框中顯示的內(nèi)容。測(cè)試前的準(zhǔn)備首先要把普朗克常數(shù)測(cè)試儀軟件安裝于PC機(jī)的硬盤中。對(duì)PC機(jī)的要求：奔騰200以上CPU，128M以上的內(nèi)存，50M以上空閑硬盤空間，帶有一個(gè)或兩個(gè)空閑串行口，15英寸彩色顯示器，分辨率置于800×600或以上。裝有Win98、Win2000或Wi

21、nXP操作系統(tǒng)。程序安裝非常方便，執(zhí)行隨機(jī)帶的光盤上的setup.exe，然后按提示操作即可。安裝程序完成后，執(zhí)行“普朗克常數(shù)測(cè)試儀”程序即進(jìn)入測(cè)試畫面。這時(shí)應(yīng)將普朗克常數(shù)測(cè)試儀前面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“自動(dòng)測(cè)試”位置中的“截止電壓測(cè)試”或“伏安特性測(cè)試”。在 “截止電壓測(cè)試”時(shí)，電流量程固定在10-13A，在“伏安特性測(cè)試”時(shí)，電流量程固定在10-11A或10-10A。3測(cè)試步驟為了采樣數(shù)據(jù)穩(wěn)定，應(yīng)在普朗克常數(shù)測(cè)試儀開機(jī)15分鐘以后進(jìn)行測(cè)試。普朗克常數(shù)測(cè)試儀軟件執(zhí)行后，即進(jìn)入截止電壓測(cè)試方式，通訊口默認(rèn)設(shè)置為串口1，濾光片設(shè)置為365nm，光欄設(shè)置為4mm，數(shù)據(jù)庫(kù)顯示為最后一條記錄。為了驗(yàn)證通

22、訊口是否正常，可在“設(shè)置”“工作方式”中選“收發(fā)預(yù)存數(shù)據(jù)”，按上面已講的方法操作。在“截止電壓測(cè)試”和“伏安特性測(cè)試”方式下，應(yīng)注意濾光片和光欄的設(shè)置應(yīng)和普朗克常數(shù)測(cè)試儀上所用的實(shí)際濾光片和光欄相一致。在“截止電壓測(cè)試儀”和“伏安特性測(cè)試”方式下，若更改工作方式，或更改工況（如更改濾光片或光欄），為使數(shù)據(jù)穩(wěn)定，須等待1至2分鐘以后再進(jìn)行新的測(cè)試操作。5 測(cè)試時(shí)首先按“發(fā)送”，然后按“畫圖”，這樣就可自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并畫出曲線。若工作狀況未改變，再按“發(fā)送”和“畫圖”，前一次收到的一條曲線的數(shù)據(jù)就被新數(shù)據(jù)所取代。從截止電壓測(cè)試時(shí)，應(yīng)立即按“發(fā)送”和“畫圖”一次，所畫數(shù)據(jù)再擦除之，然后繼續(xù)測(cè)量。6 用

23、“自動(dòng)計(jì)算”或“手動(dòng)計(jì)算”得到測(cè)試結(jié)果。7 按菜單項(xiàng)的說(shuō)明將結(jié)果存盤。注意在“伏安特性測(cè)試”下保存結(jié)果時(shí)，選項(xiàng)“另存為”，所取名字應(yīng)與在“截止電壓測(cè)試”下的文件名有區(qū)別，在打開伏安特性曲線時(shí)，也應(yīng)在“伏安特性測(cè)試”方式下，選取“打開一條曲線”?？蓪y(cè)試屏幕全部打印出來(lái)。8 可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行各種操作，如更改“編號(hào)”，“姓名”，增加記錄等，尤其可在“采樣值或自動(dòng)計(jì)算值”的文本框中加入各種文字說(shuō)明。另外，進(jìn)入MSAccess，也可對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。在截止電壓測(cè)試時(shí)，固定一種工況進(jìn)行多次測(cè)量并比較其結(jié)果。9 自動(dòng)測(cè)試時(shí)，電流表的讀數(shù)隨掃描電壓而不斷變化，此時(shí)電壓表顯示出掃描電壓值。六、注意事項(xiàng)1、汞

24、燈關(guān)閉后，不要立即開啟電源。必須待燈絲冷卻后，再開啟，否則會(huì)影響汞燈壽命。2、光電管應(yīng)保持清潔，避免用手摸，而且應(yīng)放置在遮光罩內(nèi)，不用時(shí)禁止用光照射。3、濾光片要保持清潔，禁止用手摸光學(xué)面。4、光電管不使用時(shí)，要斷掉施加在光電管陽(yáng)極與陰極間的電壓，保護(hù)光電管，防止意外的光線照射。七、思考題1.如何從光電管的I-V特性圖上確定“截止電壓”？2.光電管的I-V關(guān)系曲線斜率的物理意義是什么？3.光電子的能量隨光強(qiáng)變化嗎？4在沒(méi)有光照射K時(shí)，電壓表有示數(shù)，電流表沒(méi)有示數(shù)，說(shuō)明什么？5、為什么KA間沒(méi)有電場(chǎng)，仍然有光電流？也就是說(shuō)仍然有光電子從K極板飛向A極板呢？ 九、附錄：主要技術(shù)參數(shù) 1、微電流測(cè)量

25、儀電流測(cè)量范圍:10-810-13A，分6檔，三位半數(shù)顯。零漂：開機(jī)20分鐘后，30分鐘內(nèi)不大于滿度讀數(shù)的±0.2(10-13 A檔)。2、光電管工作電源 電壓調(diào)節(jié)范圍：-2+2V，-2V+30V共2檔，三位半數(shù)顯，最小分辨率0.01V，穩(wěn)定度0.1。3、光電管 光譜響應(yīng)范圍:340700nm， 最小陰極靈敏度:1ALm ，陽(yáng)極：鎳圈暗電流：I2×10-12A(-2VUAK0V)。4、濾光片中心波長(zhǎng)：365.0 404.7 435.8 546.1 577.0nm共五組。5、汞燈光譜范圍為320.3nm872.0nm共有五組強(qiáng)譜線。6、測(cè)量誤差3%六、儀器的結(jié)構(gòu)及組成（1）電

26、流顯示窗 （2）電壓顯示窗（3）故障指示燈 （4）自動(dòng)指示燈（5）手動(dòng)指示燈 （6）電流量程選擇（7）截止電壓測(cè)試（自動(dòng)）（8）伏安特性測(cè)試（自動(dòng)） 圖4 普朗克常數(shù)測(cè)試儀前面板圖 （9）截止電壓測(cè)試（手動(dòng)）（10）伏安特性測(cè)試（手動(dòng)） （11）電流調(diào)零 （12）電壓粗調(diào) （13）電壓細(xì)調(diào)（1）復(fù)位按鈕 （2）串口插座（3）電源插座 （4）電壓輸出（一）（5）電壓輸出（+） （6）微電流輸入圖5 普朗克常數(shù)測(cè)試儀后面板圖圖6 儀器整體結(jié)構(gòu)圖1、汞燈電源 2、汞燈 3、濾光片 4、光闌 5、光電管 6、基準(zhǔn)平臺(tái)七、實(shí)驗(yàn)裝置說(shuō)明1、光源用高壓汞燈做光源，配以專用鎮(zhèn)流器，光譜范圍為320.3nm87

27、2.0 nm，可用譜線為365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm，共五條強(qiáng)線譜線。2、濾光片濾光片的主要指標(biāo)是半寬度和透過(guò)率。透過(guò)某種譜線的濾光片不允許其附近的譜線透過(guò)(我們精心設(shè)計(jì)制作了一組高性能的濾光片，保證了在測(cè)量某一譜線時(shí)無(wú)其他譜線干擾，避免了譜線相互干擾帶來(lái)的測(cè)量誤差)。高壓汞燈發(fā)出的可見(jiàn)光中，強(qiáng)度較大的譜線有5條，儀器配以相應(yīng)的5種濾光片。3、光電管暗盒采用測(cè) h 專用光電管，由于采用了特殊結(jié)構(gòu)，使光不能直接照射到陽(yáng)極，由陰極反射照到陽(yáng)極的光也很少，加上采用新型的陰、陽(yáng)極材料及制造工藝，使得陽(yáng)極反向電流大大降低，暗電流也很低(2×10

28、-12A)。4、微電流測(cè)量?jī)x在微電流測(cè)量中采用了高精度集成電路構(gòu)成電流放大器，對(duì)測(cè)量回路而言，放大器近似于理想電流表，對(duì)測(cè)量回路無(wú)影響，使測(cè)量?jī)x具有高靈敏度(電流測(cè)量范圍10-810-13A)高穩(wěn)定性(零漂小于滿刻度的0.2)，從而使測(cè)量精度、準(zhǔn)確度大大提高。測(cè)量結(jié)果由3位LED顯示。5、光電管工作電源普朗克常數(shù)測(cè)試儀提供了兩組光電管工作電源(-2+2V，-2+30V)，連續(xù)可調(diào)，精度為0.1，最小分辨率0.01伏，電壓值由三位半LED數(shù)顯。A第四章 夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn) 1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾（NBohr）提出了一個(gè)氫原子模型，并指出原子存在能級(jí)。該模型在預(yù)言氫光譜的觀察中取得了顯著的成功。

29、根據(jù)玻爾的原子理論，原子光譜中的每根譜線表示原子從某一個(gè)較高能態(tài)向另一個(gè)較低能態(tài)躍遷時(shí)的輻射。1914年，德國(guó)物理學(xué)家夫蘭克（JFranck）和赫茲（G. Hertz）對(duì)勒納用來(lái)測(cè)量電離電位的實(shí)驗(yàn)裝置作了改進(jìn)，他們同樣采取慢電子（幾個(gè)到幾十個(gè)電子伏特）與單元素氣體原子碰撞的辦法，但著重觀察碰撞后電子發(fā)生什么變化（勒納則觀察碰撞后離子流的情況）。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，電子和原子碰撞時(shí)會(huì)交換某一定值的能量，且可以使原子從低能級(jí)激發(fā)到高能級(jí)。直接證明了原子發(fā)生躍變時(shí)吸收和發(fā)射的能量是分立的、不連續(xù)的，證明了原子能級(jí)的存在，從而證明了玻爾理論的正確。由而獲得了1925年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)至今仍

30、是探索原子結(jié)構(gòu)的重要手段之一，實(shí)驗(yàn)中用的“拒斥電壓”篩去小能量電子的方法，己成為廣泛應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1通過(guò)氬原子第一激發(fā)電位的測(cè)量證明原子能級(jí)的存在；2了解夫蘭克和赫磁在研究原子內(nèi)部能量量子化問(wèn)時(shí)所采用的基本實(shí)驗(yàn)方法； 3了解電子與原子碰撞和能量交換過(guò)程的微觀圖像和影響這個(gè)過(guò)程的主要物理因素。二、實(shí)驗(yàn)原理 1關(guān)于激發(fā)電位 玻爾提出的原子理論指出：原子只能較長(zhǎng)地停留在一些穩(wěn)定狀態(tài)（簡(jiǎn)稱為定態(tài)）。原子在這些狀態(tài)時(shí)，不發(fā)射或吸收能量：各定態(tài)有一定的能量，其數(shù)值是彼此分隔的。原子的能量不論通過(guò)什么方式發(fā)生改變，它只能從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)。原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)而發(fā)射或吸收輻

31、射時(shí)，輻射頻率是一定的。如果用Em和En分別代表有關(guān)兩定態(tài)的能量的話，輻射的頻率決定于如下關(guān)系： h Em En （1）式中，普朗克常數(shù)h = 663 ×10-34 J·S，為了使原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，可以通過(guò)具有一定能量的電子與原子相碰撞進(jìn)行能量交換的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)初速度為零的電子在電位差為U0的加速電場(chǎng)作用下，獲得能量eU0。當(dāng)具有這種能量的電子與稀薄氣體的原子（比如十幾個(gè)乇的氬原子）發(fā)生碰撞時(shí)，就會(huì)發(fā)生能量交換。如以E1代表氬原子的基態(tài)能量、E2代表氬原子的第一激發(fā)態(tài)能量，那么當(dāng)氬原子吸收從電子傳遞來(lái)的能量恰好為 eU0 = E2 E1 （2）時(shí)，氬原子就會(huì)從基態(tài)

32、躍遷到第一激發(fā)態(tài)。而且相應(yīng)的電位差稱為氬的第一激發(fā)電位（或稱氬的中肯電位）。測(cè)定出這個(gè)電位差U0，就可以根據(jù)（2）式求出氬原子的基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)之間的能量差了（其他元素氣體原子的第一激發(fā)電位亦可依此法求得）。夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)的原理圖如圖一所示。在充氬的夫蘭克一赫茲管中，電子由熱陰極發(fā)出，陰極K和第二柵極G2之間的加速電壓UG2K使電子加速。在板極A和第二柵極G2之間加有反向拒斥電壓UG2A 。管內(nèi)空間電位分布如圖二所示。當(dāng)電子通過(guò)KG2空間進(jìn)入G2A空間時(shí)，如果有較大的能量（ eUG2A ），就能沖過(guò)反向拒斥電場(chǎng)而到達(dá)板極形成板極電流，為微電流計(jì)A表檢出。如果電子在KG2空間與氬原子碰撞，把自

33、己一部分能量傳給氬原子而使后者激發(fā)的話，電子本身所剩余的能量就很小，以致通過(guò)第二柵極后已不足于克服拒斥電場(chǎng)而被折回到第二柵極，這時(shí)，通過(guò)微電流計(jì)A表的電流將顯著減小。實(shí)驗(yàn)時(shí)，使UG2K電壓逐漸增加并仔細(xì)觀察電流計(jì)的電流指示，如果原子能級(jí)確實(shí)存在，而且基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)之間有確定的能量差的話，就能觀察到如圖三所示的IAUG2K曲線。 圖三所示的曲線反映了氬原子在KG2空間與電子進(jìn)行能量交換的情況。當(dāng)KG2空間電壓逐漸增加時(shí)，電子在KG2空間被加速而取得越來(lái)越大的能量。但起始階段，由于電壓較低，電子的能量較少，即使在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中它與原子相碰撞也只有微小的能量交換（為彈性碰撞）。穿過(guò)第二柵極的電子所形成

34、的板極電流IA 將隨第二柵極電壓UG2K 的增加而增大（如圖三的oa段）。當(dāng)KG2間的電壓達(dá)到氬原子的第一激發(fā)電位Uo時(shí)，電子在第二柵極附近與氬原子相碰撞，將自己從加速電場(chǎng)中獲得的全部能量交給后者，并且使后者從基態(tài)激發(fā)到第一激發(fā)態(tài)。而電子本身由于把全部能量給了氬原子，即使穿過(guò)了第二柵極也不能克服反向拒斥電場(chǎng)而被折回第二柵極（被篩選掉）。所以板極電流將顯著減小（圖三所示ab段）隨著第二柵極電壓的增加，電子的能量也隨之增加，在與氬原子相碰撞后還留下足夠的能量，可以克服反向拒斥電場(chǎng)而達(dá)到板極A ，這時(shí)電流又開始上升（ bc段）。直到 KG2間電壓是二倍氬原子的第一激發(fā)電位時(shí)，電子在KG2間又會(huì)因二次

35、碰撞而失去能量，因而又會(huì)造成第二次板極電流的下降（cd段），同理，凡在 UGK2 nUo（ n1，2，3 ） （3）的地方板極電流IA都會(huì)相應(yīng)下跌，形成規(guī)則起伏變化的IAUGK2 曲線。而各次板極電流IA下降相對(duì)應(yīng)的陰、柵極電壓差Un+1一Un應(yīng)該是氬原子的第一激發(fā)電位Uo。.本實(shí)驗(yàn)就是要通過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)證實(shí)原子能級(jí)的存在，并測(cè)出氬原子的第一激發(fā)電位（公認(rèn)值為 Uo 11.61V）。原子處于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的。在實(shí)驗(yàn)中被慢電子轟擊到第一激發(fā)態(tài)的原子要跳回基態(tài)，進(jìn)行這種反躍遷時(shí)，就應(yīng)該有eUo電子伏特的能量發(fā)射出來(lái)。反躍遷時(shí)，原子是以放出光量子的形式向外輻射能量。這種光輻射的波長(zhǎng)為 （4）對(duì)于氬原子

36、 Å如果夫蘭克一赫茲管中充以其他元素，則可以得到它們的第一激發(fā)電位（表一）表一 幾種元素的第一激發(fā)電位ElementSodium (Na)Potassium (K)Lithium(Li)Magnesium(Mg)Mercury(Hg)Helium(He)Neon(Ne)U0（V）2.121.631.843.24.921.218.6 (Å)58985896766476996707.845712500584.3640.2三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 準(zhǔn)備1熟悉實(shí)驗(yàn)儀使用方法（見(jiàn)附錄1）2按照附錄2要求連接夫蘭克赫茲管各組工作電源線，檢查無(wú)誤后開機(jī)。將實(shí)驗(yàn)儀預(yù)熱20-30分開機(jī)后的初始狀態(tài)如下

37、：實(shí)驗(yàn)儀的“1A”電流檔位指示燈亮，表明此時(shí)電流的量程為1A檔；電流顯示值為0000.（10-7A）；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；“手動(dòng)”指示燈亮。表明儀器工作正常。 氬原子第一激發(fā)電位的測(cè)量1手動(dòng)測(cè)試設(shè)置儀器為“手動(dòng)”工作狀態(tài)，按“手動(dòng)/自動(dòng)”鍵，“手動(dòng)”指示燈亮。設(shè)定電流量程（電流量程可參考機(jī)箱蓋上提供的數(shù)據(jù)） 按下相應(yīng)電流量程鍵，對(duì)應(yīng)的量程指示燈點(diǎn)亮。設(shè)定電壓源的電壓值（設(shè)定值可參考機(jī)箱蓋上提供的數(shù)據(jù)），用 / ，鍵完成，需設(shè)定的電壓源有：燈絲電壓VF、第一加速電壓UG1K、拒斥電壓U

38、G2A 。按下“啟動(dòng)”鍵，實(shí)驗(yàn)開始。用 / ，鍵完成 UG2K電壓值的調(diào)節(jié)，從0.0V起，按步長(zhǎng)1V（或0.5V）的電壓值調(diào)節(jié)電壓源UG2K，同步記錄UG2A值和對(duì)應(yīng)的IA值于表二中，同時(shí)仔細(xì)觀察夫蘭克一赫茲管的板極電流值IA的變化（可用示波器觀察）。切記為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的唯一性UG2K電壓必須從小到大單向調(diào)節(jié)，不可在過(guò)程中反復(fù)；記錄完成最后一組數(shù)據(jù)后，立即將UG2K電壓快速歸零。表二 燈絲電壓 在坐標(biāo)紙上描繪各組IA-UG2K數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)曲線，找出個(gè)峰值電壓記錄于表三中表三 燈絲電壓 峰數(shù)12345用逐差法求出其平均值U0，并將實(shí)驗(yàn)值與氬的第一激發(fā)電位U0=11.61V比較，計(jì)算相對(duì)誤差，并寫出結(jié)

39、果表達(dá)式。求氬原子的輻射波長(zhǎng)，并求相對(duì)誤差。2重新啟動(dòng)在手動(dòng)測(cè)試的過(guò)程中，按下啟動(dòng)按鍵，UG2K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、UG1K、UG2A、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。建議：手動(dòng)測(cè)試IA-UG2K，進(jìn)行一次或修改VF值再進(jìn)行一次。自動(dòng)測(cè)試 智能夫蘭克一赫茲實(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UG2K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，在示波器上可看到夫蘭克一赫茲管板極電流隨UG2K電壓變化的波形。自動(dòng)測(cè)試狀態(tài)設(shè)置

40、自動(dòng)測(cè)試時(shí)VF、UG1K、UG2A及電流檔位等狀態(tài)設(shè)置的操作過(guò)程，夫蘭克一赫茲管的連線操作過(guò)程與手動(dòng)測(cè)試操作過(guò)程一樣。UG2K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UG2K掃描電壓。實(shí)驗(yàn)儀默認(rèn)UG2K掃描電壓的初始值為零，UG2K掃描電壓大約每04秒遞增02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UG2K的掃描終止電壓。首先，將 “手動(dòng)自動(dòng)”測(cè)試鍵按下，自動(dòng)測(cè)試指示燈亮；按下UG2K電壓源選擇鍵UG2K電壓源選擇指示燈亮；用 / ，鍵完成 UG2K電壓值的具體設(shè)定。UG2K設(shè)定終止值建議以不超過(guò)85V為好。自動(dòng)測(cè)試啟動(dòng) 將電壓源選擇選為UG2K，再按面板上的“啟動(dòng)”鍵，

41、自動(dòng)測(cè)試開始。在自動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，觀察掃描電壓UG2K與夫蘭克一赫茲管板極電流的相關(guān)變化情況。(可通過(guò)示波器觀察夫蘭克一赫茲管板極電流IA隨掃描電壓UG2K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。自動(dòng)測(cè)試過(guò)程正常結(jié)束 當(dāng)掃描電壓UG2K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)試過(guò)程，進(jìn)入數(shù)據(jù)查詢工作狀態(tài)。測(cè)試數(shù)據(jù)保留在實(shí)驗(yàn)儀主機(jī)的存貯器中，供數(shù)據(jù)查詢過(guò)程使用，所以，示波器仍可觀測(cè)到本次測(cè)試數(shù)據(jù)所形成的波形。直到下次測(cè)試開始時(shí)才刷新存貯器的內(nèi)容。自動(dòng)測(cè)試后的數(shù)據(jù)查詢 自動(dòng)測(cè)試過(guò)程正常結(jié)束后，實(shí)

42、驗(yàn)儀進(jìn)入數(shù)據(jù)查詢工作狀態(tài)。這時(shí)面板按鍵除測(cè)試電流指示區(qū)外，其他都己開啟。自動(dòng)測(cè)試指示燈亮，電流量程指示燈指示于本次測(cè)試的電流量程選擇檔位；各電壓源選擇按鍵可選擇各電壓源的電壓值指示，其中VF、UG1K、UG2A三電壓源只能顯示原設(shè)定電壓值，不能通過(guò)按鍵改變相應(yīng)的電壓值。用 / ，鍵改變電壓源UG2K的指示值，就可查閱到在本次測(cè)試過(guò)程中，電壓源UG2K的掃描電壓值為當(dāng)前顯示值時(shí)，對(duì)應(yīng)的夫蘭克一赫茲管板極電流值IA的大小，記錄IA的峰、谷值和對(duì)應(yīng)的UG2K值于表四中表四 燈絲電壓 峰數(shù)12345用逐差法求出其平均值U0，并將實(shí)驗(yàn)值與氬的第一激發(fā)電位U0=11.61V比較，計(jì)算相對(duì)誤差，并寫出結(jié)果表

43、達(dá)式。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，原設(shè)置的電壓狀態(tài)被清除。所有按鍵都被再次開啟工作。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)試開始時(shí)才被清除。以，示波器仍會(huì)觀測(cè)到部分波形。結(jié)束查詢過(guò)程回復(fù)初始狀態(tài) 當(dāng)需要結(jié)束查詢過(guò)程時(shí)，只要按下“手動(dòng)自動(dòng)”鍵，手動(dòng)測(cè)試指示燈亮，查詢過(guò)程結(jié)束，面板按鍵再次全部開啟。原設(shè)置的電壓狀態(tài)被清除，實(shí)驗(yàn)儀存儲(chǔ)的測(cè)試數(shù)據(jù)被清除，實(shí)驗(yàn)儀回復(fù)到初始狀態(tài)。建議：“自動(dòng)測(cè)試”應(yīng)變化兩次VF值，測(cè)量?jī)山MIA-UG2K數(shù)據(jù)。若實(shí)驗(yàn)時(shí)間允許，還可變化UG1K、U

44、G2A進(jìn)行多次IA-UG2K測(cè)試。四思考題1溫度對(duì)充汞FH管的IG2AUG2K曲線有什么影響？玻爾原子結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容是什么？2當(dāng)電子與汞原子發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？3加速電壓的作用是什么？4板極電流與加速電壓之間存在什么關(guān)系？5如何求出汞原子的第一極發(fā)電勢(shì)？6在定性觀察板極電流隨加速電壓的變化規(guī)律時(shí)，如果板極電流出現(xiàn)的極大值不明顯，則應(yīng)如何調(diào)節(jié)？7為什么IG2AUG2K曲線上的各谷點(diǎn)電流隨UG2K的增大而增大？8在IG2AUG2K曲線上，為什么對(duì)應(yīng)板極電流IG2K第一個(gè)峰的加速電壓UG2K不等于4.9V？附錄1：實(shí)驗(yàn)儀面板簡(jiǎn)介及操作說(shuō)明夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀前后面板說(shuō)明1夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀 前面

45、板如下圖所示，以功能劃分為八個(gè)區(qū)： 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；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)為極； 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；是測(cè)試電壓指示區(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；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；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)；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；是電源開關(guān)：夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)儀后面板說(shuō)明夫蘭克赫茲實(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,則通信插座可聯(lián)計(jì)算機(jī)，否則，該插座不可使用。2、基本操作：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)！開機(jī)后的初始狀態(tài)開機(jī)后，實(shí)驗(yàn)儀面板狀