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弗兰克 - 赫兹实验. 郑新乐. 实验目的. 1 、用实验室的方法测定氩原子的第一激发电位，从而证明原子分立态的存在。 2 、练习使用微机控制的实验数据采集系统。. 实验原理. 1 、当电子的加速电压 UG2K< 原子第一激发电势 U0 ，电子与原子碰撞没有发生动能与内能的交换，为“弹性碰撞”。电子碰撞前后速度不变 2 、当电子的加速电压 U≥ 原子第一激发电势 U1 ，电子与原子碰撞发生动能与内能的交换，为“非弹性碰撞”。电子碰撞后速度变慢，原子会辐射光子。. 实验原理图.
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弗兰克-赫兹实验 郑新乐
实验目的 • 1、用实验室的方法测定氩原子的第一激发电位，从而证明原子分立态的存在。 • 2、练习使用微机控制的实验数据采集系统。
实验原理 • 1、当电子的加速电压UG2K<原子第一激发电势U0，电子与原子碰撞没有发生动能与内能的交换，为“弹性碰撞”。电子碰撞前后速度不变 • 2、当电子的加速电压U≥原子第一激发电势U1，电子与原子碰撞发生动能与内能的交换，为“非弹性碰撞”。电子碰撞后速度变慢，原子会辐射光子。
电子由阴极K发出。在K与栅极G之间加电场使电子加速。在G与板极A之间有一反向拒斥电压。当电子通过KG空间，进入GA空间时，如果仍有较大能量，就能冲过反电场而达到电极A（板极），成为通过电流计的电流。如果电子在KG空间与原子碰撞，把自己一部分的能量给了原子，使后者被激发。电子剩余的能量就可能很小，以致过栅极G后已不足以克服反向拒斥电压，那就达不到A，因而也不流过电流计。如果发生这样情况的电子很多，电流计中的电流就要显著地降低。电子由阴极K发出。在K与栅极G之间加电场使电子加速。在G与板极A之间有一反向拒斥电压。当电子通过KG空间，进入GA空间时，如果仍有较大能量，就能冲过反电场而达到电极A（板极），成为通过电流计的电流。如果电子在KG空间与原子碰撞，把自己一部分的能量给了原子，使后者被激发。电子剩余的能量就可能很小，以致过栅极G后已不足以克服反向拒斥电压，那就达不到A，因而也不流过电流计。如果发生这样情况的电子很多，电流计中的电流就要显著地降低。
随着加速电压的增加，电子与原子的非弹性碰撞区域将向阴极方向移动。经碰撞而损失能量的电子在奔向栅极的剩余路程上又得到加速，以致在穿过栅极之后有足够的能量来克服反向拒斥电压而达到板极A。此时，板流又将随加速电压的增加而升高。若这个增加使电子在到达栅极前其能量又达到U0，则电子与氩原子将再次发生非弹性碰撞，即又一次下降。在 较高的情况下，电子在向栅极飞奔的路程上，将与氩原子多次发生非弹性碰撞。每当UG2K=nU0（n=1，2，…），就发生这种碰撞。
以上是理论上的情况，在实验中，可看出，由于仪器的接触电势的存在，每次开始下降时，所对应的加速电压并不是正好落在U0的整数倍处，可能会稍有误差即在－曲线上出现的多次下降。以上是理论上的情况，在实验中，可看出，由于仪器的接触电势的存在，每次开始下降时，所对应的加速电压并不是正好落在U0的整数倍处，可能会稍有误差即在－曲线上出现的多次下降。
实验仪器 IP放大选择 电压显示 IP显示 IP输出 UG2输出 电压 显示 选择 UP调节 UF调节 电源开关 快速/慢速 UG1调节 UG2调节 自动/手动
1. 根据仪器标签确定： 灯丝电源电压、 、 。注意 不得超过90V。 2.手动测量氩原子的 曲线，每变化1.0V测量一个点，选择60-80个数据作图，标出峰值，取第一个峰 和第六个峰 ，利用 计算出氩原子的平均第一激发电位，和参考值 比较。 实验内容 3.测量出氩的第一激发电位U1.
注意事项 • 1、各电压值须按照给定值进行设置； • 2、UG2K设定终止值不要超过90V。 • 3、手动测试完毕后，尽快将UG2K减为零
实验感想 • 学会了怎样用实验的方法测定氩原子的第一激发电位，并且初步了解到了怎样使用微机控制的实验数据采集系统。 • 对弗兰克-赫兹实验的原理和内容有了更深的了解。
