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弗兰克赫兹学生实验报告

发布时间：2016-09-26 23:07:56 来源：文档文库

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广东第二师范学院学生实验报告

院（系）名称

物理系

班别

13物教

B

姓名

庄玉莉

专业名称

物理学（师范）

学号

12550602058

实验课程名称

近代物理实验

实验项目名称

弗兰克—赫兹实验

实验时间

2016年 3 月 23 日

实验地点

物理楼

实验成绩

指导老师签名

内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得

【实验目的】

1. 通过氩原子第一激发电势的测量，了解弗兰克--赫兹研究原子内部能量量子化的原理和方法；

2. 了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像；

3. 知道影响碰撞与能量交换过程的主要因素。

【实验使用仪器与材料】

F-H管、加热炉、温控装置、F-H管电源组、扫描电源、微电流放大器、温度计

【实验步骤】

1．正确连接电路

2．启动预热与控温

使加热炉温度稳定在适当值（此值可由实验室给出），以保证在此温度下有利于电子激发氩原子到激发态，并将激发到高能态和电离的概率限制到最小

3.手动测量

4. 调节电压，记录数据

5. 绘制曲线

【实验数据整理与归纳】

U（V）	I（μA）	U（V）	I（μA）	U（V）	I（μA）	U（V）	I（μA）	U（V）	I（μA）	U（V）	I（μA）
0	0	2.15	0.95	2.85	1.75	3．7	2.15	4.6	1.47	5.56	0.67
1	0.13	2.1	0.93	2.9	1.67	3.8	2.32	4.7	2.11	5.6	0.78
1.1	0.34	2.15	0.88	3	1.43	3.9	2.3	4.8	2.62	5.7	1.32
1.4	0.89	2.2	0.93	3.1	1.13	4	2.07	4.9	2.86	5.8	2.11
1.5	1.04	23	1.06	3.2	0.84	4.1	1.71	5	2.87	5.9	2.77
1.7	1.18	2.5	1.48	3.3	0.75	4.2	1.25	5.1	2.65	6	3.27
1.8	1.23	2.6	1.67	3.4	0.99	4.3	0.81	5.2	2.22	6.1	3.4
1.85	1.19	2.7	1.79	3.5	1.37	4.4	0.61	5.3	1.69	6.2	3.31
1.9	1.13	2.8	1.8	3.6	1.83	4.5	0.88	5.5	0.72

2.处理数据，绘制U-I图

【实验结果与分析】

证实了原子内部能量量子化，从而确证原子能级的存在

【实验心得】

了解弗兰克--赫兹研究原子内部能量量子化的原理和方法，了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像；知道影响碰撞与能量交换过程的主要因素。学会对氩原子第一激发电势的测量，证明原子能级的存在，加深对能级的理解

【实验思考】

1.解释曲线Ip－VG2形成的原因

答：充汞的夫兰克-赫兹管，其阴极K被灯丝H加热，发射电子。电子在K 和栅极G 之间被加速电压加速而获得能量，并与汞原子碰撞，栅极与板极A之间加反向拒斥电压，只有穿过栅极后仍有较大动能的电子，才能克服拒斥电场作用，到达板极形成板流。

2．实验中，取不同的减速电压Vp时，曲线Ip－VG2应有何变化？为什么？

答：减速电压增大时，在相同的条件下到达极板的电子所需的动能就越大，一些在较小的拒斥电压下能到达极板的电子在拒斥电压升高后就不能到达极板了。总的来说到达极板的电子数减小，因此极板电流减小。

3。实验中，取不同的灯丝电压Vf时，曲线Ip－VG2应有何变化？为什么？

答：灯丝电压变大导致灯丝实际功率变大，灯丝的温度升高，从而在其他参数不变得情况下，单位时间到达极板的电子数增加，从而极板电流增大。灯丝电压不能过高或过低。因为灯丝电压的高低，确定了阴极的工作温度，按照热电子发射的规律，影响阴极热电子的发射能力。灯丝电位低，阴极的发射电子的能力减小，使得在碰撞区与汞原子相碰撞的电子减少，从而使板极A所检测到的电流减小，给检测带来困难，从而致使曲线的分辨率下降；灯丝电压高，按照上面的分析，灯丝电压的提高能提高电流的分辨率。但灯丝电压高, 致使阴极的热电子发射能力增加，同时电子的初速增大，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值却减小了。

4.能否用氢气代替氩气，为什么？

答：不能。因为氢气是双原子分子，激发的能级是分子能级而非原子能级

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/7942468b02768e9950e73842.html