弗蘭克-赫茲實驗預(yù)習(xí)報告.doc

實驗名稱: 弗蘭克-赫茲實驗實驗實驗?zāi)康?觀察測量汞的激發(fā)電位和電離電位,探索原子結(jié)構(gòu).證明能級的存在.實驗原理: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。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(yīng)的能量，使其不能到達(dá)A從而不能形成電流。 = 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吸收。 = 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，形成第一個峰。 = 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。具體預(yù)習(xí)報告見紙質(zhì)報告。實驗步驟測量Hg的激發(fā)電位1連接電路，加熱Hg至157攝氏度，使Hg汽化2調(diào)節(jié)的值到指定值。3調(diào)節(jié)，觀察電流電壓變化，并記錄數(shù)據(jù)4先使每次升高0.5V,記錄6-8個峰值，再逐漸減小，再記錄6-8個峰值5作出圖像，并用逐差法求峰間距。實驗記錄及做圖，數(shù)據(jù)處理試驗一 測量Hg 電流上升時的U-I數(shù)據(jù)實驗次數(shù)123456789電壓3030.53131.53232.53333.534電流18.02121.51812.5867.510.2實驗次數(shù)101112131415161718電壓34.53535.53636.53737.53838.5電流15.520.52424.520.516.510.08.59.0實驗次數(shù)192021222324252627電壓3939.54040.54141.54242.543電流14.018.020.021.522.023.518.513.511.0實驗次數(shù)282930313233343536電壓43.54444.54545.54646.54747.5電流12.015.520.024.027.528.025.520.216.0實驗次數(shù)373839404142434445電壓4848.54949.55050.55151.552電流14.014.517.521.026.528.930.029.025.5實驗次數(shù)464748495051525354電壓52.55353.55454.55555.55656.5電流21.019.019.521.025.029.032.034.033.0實驗次數(shù)555657585960615263電壓5757.55858.55959.56060.561電流31.028.025.024.526.029.032.536.038.5實驗次數(shù)646566676869707172電壓61.56262.56363.56464.56565.5電流39.037.034.031.530.531.033.03640.0實驗次數(shù)737475767778798081電壓6666.56767.56868.56969.570電流42.042.542.040.038.537.037.039.041.0實驗次數(shù)828384858687888990電壓70.57171.57272.57373.57474.5電流43.546.547.047.546.545.544.545.045.0實驗次數(shù)919293949596979899電壓7575.57676.57777.57878.579電流47.049.0作出圖像 電流上升時的圖像第二個峰值可能是由于儀器原因?qū)е路逯当鹊谌齻€峰值還大，但還是認(rèn)為是一個峰值，并進(jìn)行計算處理。電流峰值以及對應(yīng)電壓值如下：電壓31.036.041.546515661.566.572電流21.524.523.528.530.034.039.042.547.5最后一個峰間距與其他數(shù)據(jù)差距較大，故舍去。最終進(jìn)行計算的數(shù)據(jù)有電壓31.036.041.546515661.566.5逐差法求峰峰值間距 相對誤差實驗二電流下降時的U-I數(shù)據(jù)實驗次數(shù)123456789電壓7574.57473.57372.57271.571電流5049484849.55050.549.548實驗次數(shù)101112131415161718電壓70.57069.56968.56867.56766.5電流46424039404142.54444實驗次數(shù)192021222324252627電壓6665.56564.56463.56362.562電流434137343333364042實驗次數(shù)282930313233343536電壓61.56160.56059.55958.55857.5電流4342403630.529293135實驗次數(shù)373839404142434445電壓5756.55655.55554.55453.553電流404241403429262426實驗次數(shù)464748495051525354電壓52.55251.55150.55049.54948.5電流303640403731242019實驗次數(shù)555657585960615263電壓4847.54746.54645.54544.544電流202631.5353733.52922.518實驗次數(shù)646566676869707172電壓43.54342.54241.54140.54039.5電流141520.5263234322621實驗次數(shù)737475767778798081電壓3938.53837.53736.53635.535電流161110132128313022實驗次數(shù)828384858687888990電壓34.53433.53332.53231.53130.5電流171076.51016232825實驗次數(shù)919293949596979899電壓30電流19作出圖像 電流下降時的圖像電流峰值以及對應(yīng)電壓值如下：電壓726761.556.551.546413631電流50.5444342403734.03128第一個峰間距與其他數(shù)據(jù)差距較大，不準(zhǔn)確，故舍去。最終進(jìn)行計算的數(shù)據(jù)有電壓6761.556.551.546413631逐差法求峰峰值間距 相對誤差實驗三 測量Ar 實驗次數(shù)123456789電壓00.10.20.30.40.50.60.70.8電流-0.2-0.2-0.2-0.2-0.2-0.2-0.2-0.2-0.2實驗次數(shù)101112131415161718電壓0.911.11.21.31.41.51.61.7電流-0.2-0.2-0.2-0.2-0.2-0.2-0.2-0.19-0.18實驗次數(shù)192021222324252627電壓1.81.922.12.22.32.42.52.6電流-0.16-0.16-0.16-0.17-0.18-0.19-0.2-0.25-0.24實驗次數(shù)282930313233343536電壓2.72.82.933.13.23.33.43.5電流-0.22-0.17-0.09-0.04-0.03-0.06-0.11-0.17-0.23實驗次數(shù)373839404142434445電壓3.63.73.83.944.14.24.34.4電流-0.27-0.31-0.32-0.22-0.040.110.190.190.09實驗次數(shù)464748495051525354電壓4.54.64.74.84.955.15.25.3電流-0.04-0.19-0.33-0.41-0.45-0.42-0.180.080.34實驗次數(shù)555657585960616263電壓5.45.55.65.75.85.966.16.2電流0.510.480.340.08-0.15-0.35-0.5-0.58-0.48實驗次數(shù)646566676869707172電壓6.36.46.56.66.76.86.977.1電流-0.180.180.480.690.810.690.450.27-0.16實驗次數(shù)737475767778798081電壓7.27.37.47.57.67.77.87.98電流-0.44-0.64-0.6-0.320.10.550.831.021.06實驗次數(shù)828384858687888990電壓8.18.28.38.48.58.68.78.88.9電流0.950.640.33-0.02-0.32-0.54-0.47-0.190.27實驗次數(shù)919293電壓99.19.2電流0.660.971.18作出圖像 Ar的圖像電流峰值以及對應(yīng)電壓值如下：電壓2.03.14.35.46.78.0電流-0.16-0.030.190.510.811.06逐差法求峰峰值間距 注：在測量Ar的激發(fā)電壓時 ，儀器電流檔位為10nA，但是并不表示量程為10nA，在本實驗記錄表格中,表示電流單位為,并且數(shù)值大小為記錄數(shù)據(jù)乘以10所得的結(jié)果，,表示電流單位為,并且數(shù)值大小為記錄數(shù)據(jù)乘以10所得的結(jié)果。實驗結(jié)果分析1讀取電流時，由于儀器的自身元件問題，電流并不穩(wěn)定，所以讀取時不能讀得很精確。2在測量Hg的激發(fā)電壓時，跨度電壓為0.5V，在取到的數(shù)據(jù)峰值處，不一定是真實的峰值。所以也會產(chǎn)生誤差。3一起元件，以及激發(fā)態(tài)原子的不穩(wěn)定性，都可能造成誤差。疑問：做圖時，只是將相鄰點鏈接在一起，作出的只是折線圖像，由于點的數(shù)目較多，所以可以近似看作光滑的。但是這樣并沒有達(dá)到減小誤差的作用，而且也不光滑。由于找不到合適的函數(shù)來描述圖像，也就沒法用高級擬合來處理圖像，使其光滑。應(yīng)如何來做，才更精確，光滑？實驗現(xiàn)象及分析1在測量Hg和Ar的激發(fā)電壓時，理論上電流峰值越來越大。但是在實驗一，即測量Hg電流上升過程中的峰值時，第二個峰值比第三個峰值高，與理論不附。猜測可能是由于溫度的影響，或者