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弗兰克-赫兹实验

弗兰克-赫兹实验. 实 验 目 的. 1.本实验通过对氩原子第一激发电位的测量，了解弗兰克和赫兹研究原子内部能量量子化的基本思想和方法； 2.了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像，以及影响这个过程的主要物理因素．. 玻尔理论建立的三个物理学基础： 1、以实验为基础的原子的核式结构模型； 2、光谱的实验资料和经验规律； 3、从黑体辐射的事实发展出来的量子论。 在这个基础上，玻尔推究原子内部的情况，在原子物理学上跨进了一大步。. 玻尔提出的原子理论有两个基本假设：

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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

  2. 实 验 目 的 1.本实验通过对氩原子第一激发电位的测量，了解弗兰克和赫兹研究原子内部能量量子化的基本思想和方法； 2.了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像，以及影响这个过程的主要物理因素．

  3. 玻尔理论建立的三个物理学基础： 1、以实验为基础的原子的核式结构模型； 2、光谱的实验资料和经验规律； 3、从黑体辐射的事实发展出来的量子论。 在这个基础上，玻尔推究原子内部的情况，在原子物理学上跨进了一大步。

  4. 玻尔提出的原子理论有两个基本假设： (1)原子只能较长久地停留在一些稳定状态，简称“定态”，原子在这些状态时不发射也不吸收能量，各定态的能量是彼此分隔的．原子的能量不论通过什么方式发生改变，只能使原子从一个定态跃迁到另一个定态；

  5. (2)原子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收辐射能量时，辐射的频率是一定的．如果用 Em和 En代表有关二定态的能量，辐射的频率决定于如下关系： hυ = Em - En 式中h为普朗克常量．

  6. 在玻尔提出原子结构的量子理论后， 弗兰克(J．Franck)和赫兹(G．Hertz)在1914年在用慢电子轰击稀薄气体原子做原子电离电位测定时，偶然地发现了原子的激发能态和量子化的吸收现象，并观察到原子由激发态跃迁到基态时辐射出的光谱线，从而直接证明了玻尔原子结构的量子理论，为此他们获得了1925年的诺贝尔物理奖。

  7. 实 验 原 理 1. 实 验 原 理 图 2. 物 理 过 程 3. I-UGK 曲 线

  8. 板极A 栅极G 热阴极K c a 弗兰克-赫兹管 d b IA - UGK 曲 线 弗兰克-赫兹实验装置图 （接触电位差和空间电流对IA - UGK 曲线存在影响）

  9. F-H实验装置面板图

  10. 灯丝电源插孔 弗兰克-赫兹管 电压源 热阴极K 热阴极K插孔 第一栅极G1 第二栅极G2 板极A

  11. 电压设置区 电压选择按钮 手动增加电压 启动按钮 电压显示窗口 工作方式按钮 电流表 电压调节按钮

  12. 实 验 内 容 1. 手动测量氩原子的 曲线 每变化0.5V测量一个点，选择60-80个数据作图，标出峰值，取缔一个峰 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。根据仪器标签确定： 灯丝电源电压、 、 。注意 不得超过80V。

  13. 2. 观察并解释灯丝电压变化对曲线的影响。 a. 在给定电压值下，利用自动测试功能得到 曲线，调节示波器使图形尽可能充满屏幕。 b. 将灯丝电压在原有基础上降低0.3V，其它电压不变，再次利用自动测试得到曲线（要求示波器设置不变）。 在同一坐标系绘出两条曲线并进行比较，说明发生了怎样的变化并给出理论解释。

  14. 注意： 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80V。 3、手动测试完毕后，尽快将UG2K减为零。 4、当UG2K增大到10伏时，电流仍然没有增加的趋势，应立即关闭电源，请老师帮助检查。

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