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文檔簡介

弗蘭克-赫茲實驗物理實驗室目的：1.了解夫蘭克-赫茲實驗的原理和方法。2.測定氬原子的第一激發(fā)電位，驗證原子能級的存在。原理：玻爾的原子理論指出：(1)定態(tài)假設(shè)。原子只能較長久地處在一些穩(wěn)定的狀態(tài)，簡稱定態(tài)。其中每一狀態(tài)對應于一定的能量值Ej(j=1，2，3，……)。這些能量值是彼此分立的，不連續(xù)的。如果原子能量發(fā)生變化，它只能從一個定態(tài)躍遷到另一個定態(tài)；(2)頻率定則。當原子從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)時，就吸收或放出一定頻率的電磁輻射。頻率的大小取決于原子所處兩定態(tài)之間的能量差，并滿足如下關(guān)系：其中h=6.63×10-34J·s，稱作普朗克常數(shù);v為頻率，En、Em為兩個不同定態(tài)的能量夫蘭克一赫茲實驗原理可用圖1來說明:圖1：夫蘭克—赫茲實驗原理圖UG2K剛開始升高時，IP也隨之升高，直到UG2K(等于或稍大于氬原子的第一激發(fā)電位，這時在柵極G2附近電子與氬原子發(fā)生非彈性碰撞，把幾乎全部的能量交給氬原子，使氬原子激發(fā)。這些損失了能量的電子不能超過UG2P所產(chǎn)生的拒斥場，到達板極的電子數(shù)減少，所以電流開始下降，繼續(xù)增加UG2K，電子在與汞原子碰撞后還能在到達G2前被加速到足夠的能量，克服拒斥場的阻力而到達板極P，這時電流又開始上升。直到UG2K間的電壓是二倍于氬原子的第一激發(fā)電位(2Ug)時，電子在G2附近又會因第二次非彈性碰撞而失去能量，并且受到拒斥場的阻擋而不能到達板極P，IP再度下降。同樣的道理，隨著UG2K的增加，電子會在G2附近與氬原子發(fā)生第三次、第四次……非彈性碰撞，因而IP就會相應下跌，形成具有規(guī)則起伏的IP～UG2K曲線，如圖2所示。兩峰之間的電位差等于氬原子的第一激發(fā)電位U0，其公認值為11.61V。圖2儀器：FH-2型智能弗蘭克-赫茲試驗儀GOS-620型雙軌跡示波器數(shù)據(jù)處理：在坐標紙上描繪出IP-UG2K的關(guān)系曲線用逐差法處理數(shù)據(jù)求出氬原子的第一激發(fā)電位U0,將實驗值U0與氬原子的第一激發(fā)電位U0=11.61V相比較，計算出相對誤差。思考題：1.原子躍遷輻射頻率與發(fā)生躍遷的兩定態(tài)能量之間有什么關(guān)系？2.什么是原子的第一激發(fā)電

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