弗兰克赫兹实验报告内容
弗兰克-赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据,对玻尔的原子理论是一个有力支持,那么,下面是给大家整理收集的弗兰克赫兹实验报告内容,供大家阅读参考。弗兰克赫兹实验报告内容1仪器
弗兰克-赫兹管(简称F-H管、加热炉、温控装置、F-H管电源组、扫描电源和微电流放大器、微机X-Y记录仪。
F-H管是特别的充汞四极管,它由阴极、第一栅极、第二栅极及板极组成。为了使F-H管内保持一定的汞蒸气饱和蒸气压,实验时要把F-H管置于控温加热炉内。加热炉的温度由控温装置设定和控制。炉温高时,F-H管内汞的饱和蒸气压高,平均自由程较小,电子碰撞汞原子的概率高,一个电子在两次与汞原子碰撞的间隔内不会因栅极加速电压作用而积累较高的能量。温度低时,管内汞蒸气压较低,平均自由程较大,因而电子在两次碰撞间隔内有可能积累较高的能量,受高能量的电子轰击,就可能引起汞原子电离,使管内出现辉光放电现象。辉光放电会降低管子的使用寿命,实验中要注意防止。F-H管电源组用来提供F-H管各极所需的工作电压。其中包括灯丝电压UF,直流1V~5V连续可调;第一栅极电压UG1,直流0~5V连续可调;第二栅极电压UG2,直流0~15V连续可调。
扫描电源和微电流放大器,提供0~90V的手动可调直流电压或自动
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慢扫描输出锯齿波电压,作为F-H管的加速电压,供手动测量或函数记录仪测量。微电流放大器用来检测F-H管的板流,其测量范围为108A、107A、106A三挡。
微机X-Y记录仪是基于微机的集数据采集分析和结果显示为一体的仪器。供自动慢扫描测量时,数据采集、图像显示及结果分析用。原理
玻尔的原子理论指出:①原子只能处于一些不连续的能量状态E1、E2……,处在这些状态的原子是稳定的,称为定态。原子的能量不论通过什么方式发生改变,只能是使原子从一个定态跃迁到另一个定态;②原子从一个定态跃迁到另一个定态时,它将发射或吸收辐射的频率是一定的。如果用Em和En分别代表原子的两个定态的能量,则发射或吸收辐射的频率由以下关系决定:hv=|Em-En|(1式中:h为普朗克常量。
原子从低能级向高能级跃迁,也可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换来实现。本实验即让电子在真空中与汞蒸气原子相碰撞。设汞原子的基态能量为E1,第一激发态的能量为E2,从基态跃迁到第一激发态所需的能量就是E2-E1。初速度为零的电子在电位差为U的加速电场作用下具有能量eU,若eU小于E2-E1这份能量,则电子与汞原子只能发生弹性碰撞,二者之间几乎没有能量转移。当电子的能量eU≥E2-E1时,电子与汞原子就会发生非弹性碰撞,汞原子将从电子的能量中吸收相当于E2-E1的那一份,使自己从基态跃
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