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弗兰克 - 赫兹实验

弗兰克 - 赫兹实验. 2007 年 9 月. 弗兰克、赫兹简介. 1914 年德国科学家弗兰克和赫兹在研究气体放电中低能电子与原子相互作用时发现，透过汞蒸汽的电子流随电子的能量呈现有规律的周期性变化。该实验证实了原子内部的能量是量子化的。 为此 1925 年弗兰克和赫兹共同获得诺贝尔物理学奖。. 弗兰克 JamesFranck ， 1882—1964. G. 赫兹 Gustav Hertz ， 1887—1975. 实验目的. 通过测量氩原子的第一激发电位 , 证明原子能级的存在 , 加深对原子结构的了解； 了解弗兰克 - 赫兹实验的设计思想和基本实验方法；

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弗兰克 - 赫兹实验

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Presentation Transcript

  1. 弗兰克-赫兹实验 2007年9月

  2. 弗兰克、赫兹简介 1914 年德国科学家弗兰克和赫兹在研究气体放电中低能电子与原子相互作用时发现，透过汞蒸汽的电子流随电子的能量呈现有规律的周期性变化。该实验证实了原子内部的能量是量子化的。为此1925年弗兰克和赫兹共同获得诺贝尔物理学奖。 弗兰克JamesFranck，1882—1964 G.赫兹 Gustav Hertz， 1887—1975

  3. 实验目的 • 通过测量氩原子的第一激发电位,证明原子能级的存在,加深对原子结构的了解； • 了解弗兰克-赫兹实验的设计思想和基本实验方法； • 掌握测量氩原子第一激发电位的方法。

  4. 放出能量 以电量为e电子，在电位差U1的加速电场作用下，来使原子从基态能E。跃迁到第一激发态能量E1 吸收能量 实验原理—玻尔理论 原子只能较长久地停留在一些稳定的能量状态(简称定态),它的能量不可能连续变化而只能是突变，即“跃迁”．原子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收能量，辐射的频率是一定的：

  5. 当电子的加速电压U<原子第一激发电势U1 电子与原子碰撞没有发生动能与内能的交换。 为“弹性碰撞” 电子碰撞前后速率不变

  6. 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

  7. UG1 UG2 UP K G1 G2 μA P UF F IP F:阴极加热丝 K:阴极 G1:控制栅极 G2:加速栅极 P:板极

  8. U1 U1 U1 U1 U1 U1:原子的第一激发电势(电位) G2 K P IP UG2

  9. 实验仪器 电压显示 IP放大选择 IP显示 电压 显示 选择 UG2输出 IP输出 UP调节 UF调节 电源开关 UG1调节 自动/手动 快速/慢速 UG2调节

  10. 实验内容 • 连续记录UG2与IP值. • 描绘出IP-UG2关系曲线. • 测量出氩的第一激发电位U1.

  11. 数据处理 实验数据表

  12. 实验曲线-用坐标纸 求相对误差Er，理论值11.55V.

  13. 思考题 如何计算本实验中氩原子所辐射的波长？

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