大學物理實驗報告弗蘭克赫茲實驗

為了研究原子內部的能量時態(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Hg原子能級

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ns.84.312.57313.「拈譜圖其中6iS0(0ev)為基態(tài)，63Pl()為激發(fā)態(tài)，63P0()、63P2()為亞穩(wěn)態(tài)實現(xiàn)能級躍遷，吸收光子原子與電子碰撞

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)。原理圖弗蘭克-赫茲實臉原理圖F-H管內充汞，燈絲加熱K使其發(fā)射電子，G1控制通過G1的電子數(shù)目，62加速電子，G1、G2空間較大，提供足夠的碰撞概率，A接收電子，人62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:碰撞過程及能量交換此過程在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)，電子失去相對應的能量，使其不能到達A從而不能形成電流。=，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吸收。二，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A，形成第一個峰。=，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。，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。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到設定值，打開溫控電源，加溫指示燈。n亮（綠色），到設定溫度。ff指示燈亮（紅色）。接線，將丫產(chǎn)vgik,vg2p,V邸的旋鈕調到最小，到設定溫度后，再打開兩儀器電源，然后據(jù)爐上標簽設定各電壓值。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），立即將加速電壓調到零，減小燈絲電壓，每次減小重新測曲線。加熱爐的爐溫較高，移動時應注意，導線不要掛在爐壁上