物理實(shí)驗(yàn)fh改了之后

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告26系 06級 姓名：王海亮 NO：PB06013232 得分： 試驗(yàn)題目：弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^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。實(shí)驗(yàn)原理：Hg原子能級躍遷：第一激發(fā)電位：原子吸收電子能量由基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)時(shí)所對應(yīng)的電壓。其中61S0（0ev）為基態(tài)，63P1（4.9ev）為能量最低的激發(fā)態(tài)，成為第一激發(fā)態(tài)。63P0（4.7ev）、63P2（5.47ev）為亞穩(wěn)態(tài)。當(dāng)能量等于63P16、3P0、63P2與61S0之差時(shí)，Hg原子實(shí)現(xiàn)能級躍遷，原子與電子碰撞，電子損失能量。實(shí)驗(yàn)

2、裝置： 裝置原理圖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，G2加速電子，G1、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(dá)，形成電流。3. 實(shí)驗(yàn)曲線： 碰撞過程及能量交換：F-H管內(nèi)先注入少量汞，再抽成真空，在一定溫度下，得到合適壓強(qiáng)的汞蒸氣。電子由陰極K出發(fā)，受第二柵極G2正電壓作用加速，在管中與汞原子碰撞。逐漸增加KG2電壓，觀察屏極電流。發(fā)現(xiàn)電流逐漸增加，但每增加4.9V，都出現(xiàn)一次電流陡降。第一次陡降出現(xiàn)在4.1V左右，是由于儀器的接觸電勢所致。具有4.9eV的電子與汞原子碰撞，將全部能量傳遞給汞原子，使其處于4

3、.9eV的激發(fā)態(tài)。再增大電壓，電子在F-H管中發(fā)生第二次、第三次碰撞，屏極電流都會陡降。G1的作用： 控制電子束電流并消除陰極附近電子聚集。屏極A與G2間有負(fù)電壓，使得與汞原子發(fā)生非彈性碰撞二損失了能量的電子不能到達(dá)A極。而G1與G2間距較大，使電子與氣體有較大的碰撞區(qū)域。VG2K = 4.7V，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。VG2K = 4.9V，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。G2K = 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(gè)峰。VG2K = 4.9nV，將形成第

4、n個(gè)峰。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果： 1.測量Ar的第一激發(fā)電位：將主機(jī)正面板上的“VG2輸出”和“Ip輸出” 與示波器上的“CH1onX”和“CH1onY”相連，打開電源開關(guān)。（2） 將掃描開關(guān)調(diào)至“自動”擋，掃描速度開關(guān)調(diào)至“快速”，把Ip電流增益波段開關(guān)拔至“10nA”。（3）分別調(diào)節(jié)VG1、VP、VF電壓至給定數(shù)值，將VG2調(diào)節(jié)至最大，此時(shí)可在示波器上觀察到穩(wěn)定的IP-VG2曲線。（Vf 2.0V VG1K2.0V VG2K0100v VG2P0.5V）（4）將掃描開關(guān)拔至“手動”擋，調(diào)節(jié)VG2最小，然后逐漸增大其值，尋找IP值的極大和極小值點(diǎn)，以及相應(yīng)的VG2值，即找出對應(yīng)的極值點(diǎn)（VG2、IP

5、）也即IP-VG2曲線的波峰和波谷的位置，相鄰波峰或波谷的橫坐標(biāo)之差就是氬的第一激發(fā)電位。（VG2實(shí)際測量值為表頭示值“10V”）（5）每隔1V記錄一組數(shù)據(jù)，列出表格，然后畫出氬的IP-VG2曲線。Ar的測量值：VG2/V01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0IP/nA-1.4-1.3-1.3-1.3-1.3-1.2-1.2-1.2-1.2-1.1-1.0VG2/V11.012.013.014.015.016.017.018.019.020.021.0IP/nA-0.60.01.43.14.46.06.87.16.96.15.0VG2/V22.023.024.025.

6、026.027.028.029.030.031.032.0IP/nA3.22.13.47.612.717.520.120.117.714.08.7VG2/V33.034.035.036.037.038.039.040.041.042.043.0IP/nA4.61.52.810.118.627.834.736.433.627.3 18.6VG2/V44.045.046.047.048.049.050.051.052.053.054.0IP/nA7.40.50.28.421.235.242.049.951.947.736.8VG2/V55.056.057.058.059.060.061.062.0

7、63.064.065.0IP/nA22.49.30.61.112.430.045.155.063.865.861.8VG2/V66.067.068.069.070.071.072.073.074.075.076.0IP/nA52.038.020.18.98.017.632.145.559.470.777.4VG2/V77.078.079.080.081.082.083.084.085.086.087.0IP/nA76.770.459.446.233.022.424.234.047.362.074.7VG2/V88.089.090.091.092.0IP/nA84.189.489.885.677

8、.4注：粉紅色標(biāo)記的為峰值。逐差法求第一激發(fā)電位：2.測量Hg的第一激發(fā)電位：(1)先將溫度調(diào)到設(shè)定值157，打開溫控電源，加溫指示燈on亮（綠色），到設(shè)定溫度(2)接線，將Vf，VG1K，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(biāo)簽設(shè)定各電壓值。用“手動”檔測曲線。（Vf 2.97V VG1K1.99V VG2K0100v VG2P9.86V）(3)每隔0.5V記錄一組數(shù)據(jù)，列出表格，然后畫出Hg的IP-VG2曲線。Hg的測量值:VG2/V00.51.01.52.02.53.03.54.04.5IP/nA00000000015VG2/V5.05.56.06

9、.57.07.58.08.59.09.5IP/nA5210023538541225145101365VG2/V10.010.511.011.512.012.513.013.514.014.5IP/nA198432690800800500130302070VG2/V15.015.516.016.517.017.518.018.519.019.5IP/nA3506909501120111080035010050120VG2/V20.020.521.021.522.022.523.023.524.024.5IP/nA6801150117012501210930570250120280VG2/V25.

10、025.526.026.527.027.528.028.529.029.5IP/nA63010301280131013601150850530290270VG2/V30.030.531.031.532.032.533.033.534.034.5IP/nA520115014501700175016001350970700510VG2/V35.035.536.036.537.037.538.038.5 IP/nA7001200175019702050200017201450注：粉紅色標(biāo)記的為峰值。逐差法求第一激發(fā)電位：思考題：1.燈絲電壓的大小對曲線有何影響？答：燈絲的大小影響陰極K發(fā)射電子的強(qiáng)度，進(jìn)而影響電子濃度，影響碰撞的發(fā)生。板極電流隨燈絲電壓的增大而明顯增加,所以峰值不斷升高。 2.說明溫度對充汞F-H管曲線影響的物理機(jī)制。答：溫度會影響汞蒸汽的飽和氣壓，常溫下汞的飽和氣壓很低，溫度升高時(shí),飽和汞蒸氣壓增大,峰間距下降，為了提高汞原子的密度，必須給