弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)報(bào)告計(jì)劃

1、弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)報(bào)告計(jì)劃弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)報(bào)告計(jì)劃弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)報(bào)告計(jì)劃弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼闪縁-H管傳統(tǒng)狀況下加快電壓與板極電流的關(guān)系曲線。二實(shí)驗(yàn)原理激發(fā)電勢(shì)玻爾的原子理論原子只好較長(zhǎng)地逗留在定態(tài)，原子在這些狀態(tài)時(shí)，不發(fā)射也不汲取能量。各定態(tài)有必定的能量，其數(shù)值是相互切割的。原子的能量無(wú)論經(jīng)過(guò)什么方式發(fā)生改變，它只好從一個(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)射或汲取輻射時(shí)，輻射頻次是必定的，假如用Em和En分別表示相關(guān)兩定態(tài)的能量，輻射的頻次決定以下關(guān)系：hEmEn式中，h為普朗克常量，為了使原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，能夠經(jīng)過(guò)擁有必定能量的電子與原子相碰撞進(jìn)行能量互換的

2、方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）設(shè)初速度為零的電子在電勢(shì)差為U0的加快電場(chǎng)作用下，獲取能量eU0，當(dāng)擁有這類能量的汞電子與稀罕氣體的原子發(fā)生碰撞時(shí)，就會(huì)發(fā)生能量互換。如以E1代表汞原子的基態(tài)能量，E2代表汞原子的第一激發(fā)態(tài)能量，那么當(dāng)汞原子汲取從電子傳達(dá)來(lái)的能量恰為eU0E2E1（1）汞原子就會(huì)從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，相應(yīng)的電勢(shì)差稱為汞的第一激發(fā)電勢(shì)。測(cè)定出這個(gè)電勢(shì)差U0，就能夠依據(jù)公式（1）求出汞原子的基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)之間的能量差了。弗蘭克-赫茲管K5BKGPBYN.png*MERGEFORMATINETK5BKGPBYN.png*MERGEFORMATINET圖一：G1G2短接，G1G2為等勢(shì)區(qū)，電子由

3、熱陰極發(fā)出，經(jīng)加快電壓UG2K使電子加快，電子可達(dá)到隨意地點(diǎn)。假如電子在空間中與汞原子碰撞，把自己一部分能量傳給汞原子。從陰極射出來(lái)的電子能量不一樣樣，從小到大散布，能量大的原子傳達(dá)給汞原子能量，先進(jìn)入激發(fā)狀態(tài)。圖二：加快電壓的正極接G1；圖三：加快電壓的正極接G2。這樣連結(jié)的電路,能保證沒(méi)有熱電子打到板極上，只有正離子會(huì)從加快電壓正極向板極加快運(yùn)動(dòng)。此時(shí)因?yàn)樵与婋x能夠測(cè)到板極電流。三實(shí)驗(yàn)裝置弗蘭克-赫茲管弗蘭克-赫茲管為實(shí)驗(yàn)儀的核心零件，弗蘭克-赫茲管采納間熱式陰極、雙柵極和板極的四極形式，各極均為圓筒狀。弗蘭克-赫茲管充汞氣，玻璃封裝。工作電源：FH管電源組用來(lái)供給FH管各極所需的工作電

4、壓。此中包含燈絲電壓UF，直流0V6.3V連續(xù)可調(diào)；第一柵極電壓UG1K，直流05V連續(xù)可調(diào)；第二柵極電壓UG2K，直流0100V連續(xù)可調(diào)。掃描電源和微電流放大器：供給012V的手動(dòng)可調(diào)直流電壓或自動(dòng)慢掃描輸出鋸齒波電壓，作為FH管的加快電壓，供手動(dòng)丈量或函數(shù)記錄儀丈量。微電流丈量?jī)x：微電流放大器用來(lái)檢測(cè)FH管的板流。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容認(rèn)識(shí)弗蘭克-赫茲管的構(gòu)造認(rèn)識(shí)爐溫對(duì)汞管內(nèi)蒸汽濃度和電子自由程的控制，蒸汽濃度與T為指數(shù)關(guān)系，自由程與T成反比關(guān)系。分析電子碰撞原子造成原子激發(fā)種類和退激發(fā)的結(jié)果，即造成原子能級(jí)的跳躍。原子激發(fā)種類分為：低激發(fā)、高激發(fā)、電離。而且需要的能量愈來(lái)愈高。激發(fā)種類與自由程的關(guān)系

5、：自由程越小，碰撞的機(jī)會(huì)越大，低激發(fā)概率就越大。所以：在爐溫為140攝氏度時(shí)，察看低激發(fā)態(tài)；在爐溫為100攝氏度時(shí)，察看高激發(fā)態(tài)；在70至80攝氏度時(shí)，察看電離現(xiàn)象。退激發(fā)：原子處于低激發(fā)態(tài)時(shí)是不堅(jiān)固的，簡(jiǎn)單從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，能量平常是同u過(guò)光輻射開(kāi)釋出去，在原子與原子之間傳達(dá)。選擇外面電路，連結(jié)電路圖，從0.0v起，每隔必定的電壓值調(diào)理電壓源UGK，認(rèn)真察看弗蘭克-赫茲管的極板電流值Ip的變化，讀出極板電流值Ip及對(duì)應(yīng)的電壓值UGK。自擬表格，詳盡記錄實(shí)驗(yàn)條件和相應(yīng)的IUG2K值。五實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表1丈量汞原子的電離曲線電壓UGK（V）板極電流Ip（）A7.60.17.80.380.48.

6、10.68.20.78.30.98.618.91.291.39.11.49.31.89.5210.62.112.62.212.8312.93.413.2413.66.113.7813.9111412.614.321.214.42414.536.714.63914.74214.846圖四依據(jù)實(shí)驗(yàn)圖像可知，該圖像可分為4個(gè)階段。第一階段（A點(diǎn)）：電流為0，說(shuō)明板極上沒(méi)有粒子打上去，也沒(méi)有粒子跑出來(lái)，即沒(méi)有粒子激發(fā)也沒(méi)有粒子電離。第二階段（A-B段）：激發(fā)開(kāi)始，光電流產(chǎn)生，光子打到板極上。第三階段：（B-C段）激發(fā)達(dá)到飽和，加快電壓同時(shí)是控制電壓，熱電子發(fā)射達(dá)到飽和，此時(shí)G1G2間是等勢(shì)區(qū)，熱電子在

7、獲取了加快能量后，在此區(qū)與汞原子碰撞，碰撞的距離長(zhǎng)，碰撞機(jī)會(huì)多，所以，在加快能量沒(méi)有達(dá)到電離能從前，就會(huì)有好多汞原子被激發(fā)，因紫外輻射所形成的光電流較大，能被丈量到，這就是“矮平臺(tái)”的根源，可是此時(shí)加快能量不足以達(dá)到電離能。第四階段：（C此后）電走開(kāi)始，當(dāng)電子的能量被加快到電離能以上的數(shù)值，電子與原子的碰撞即可能使汞原子電離，而電子在奔向極板p的過(guò)程被加快，所獲取的能量有可能讓其他原子電離，形成“雪崩效應(yīng)”，極板電流就會(huì)快速增大，這就是曲線上漲的原由。表二電壓UGK（V）板極電流Ip（）A8.9013013.40.113.50.213.6113.91.2141.414.1214.32.414.

8、52.614.62.814.7314.83.815415.14.815.25.815.57.215.68.115.78.215.910.11610.416.213.816.415.916.617.916.921.9172417.12617.227.917.432.217.53417.63617.739.217.840.117.942.318.149表三電壓UGK（V）板極電流Ip（）A25.50260.127.10.828.8130.51.230.81.331.11.531.41.731.61.932.3232.72.133333.13.433.33.833.43.933.5433.64.23

9、3.75.9346.234.2834.38.634.49.934.510.234.711.934.81334.914.135.11635.218.435.52235.623.835.726363236.13636.23836.442.436.546.636.649.9圖五前三個(gè)不一樣樣的電路圖所測(cè)數(shù)據(jù)畫(huà)在在同一個(gè)表上所獲取的結(jié)果。圖中電流為0時(shí)電壓的值有顯然的差異，造成這類狀況的原由是：關(guān)于圖一電路來(lái)說(shuō)，G2與P之間是反射區(qū)，加快電壓同時(shí)是控制電壓。此時(shí)G1與G2間是等勢(shì)區(qū)，熱電子在獲取了加快能量后，在此區(qū)與汞原子碰撞，碰撞的距離長(zhǎng)，碰撞機(jī)會(huì)多，所以整體比較靠左；關(guān)于圖二電路來(lái)說(shuō)，加快電壓同時(shí)也是控制電壓，電子一旦進(jìn)入了G1與P之間的反射地區(qū),就開(kāi)始減速，到不足一半的距離就要反射回來(lái)。此時(shí)，電子與原子非彈性碰撞的機(jī)會(huì)少，在