弗兰克—赫兹实验.pptx

弗兰克—赫兹实验 实验背景 1914年，德国物理学家夫兰克（J.Franck）和赫兹（G.Hertz）用慢电子轰击稀薄单元素气体原子（如汞原子），研究在碰撞前后电子能量的变化，测量了汞原子的第一激发电位。同时还分析了受激汞原子的光辐射，测量了光辐射的频率，从而证明了原子分立状态的存在，即原子状态发生跃变时，吸收和发射的能量是分立的、不连续的。夫兰克——赫兹实验为玻尔原子模型理论提供了有力的证据，成为历史上著名的物理实验之一，因此获得1925年诺贝尔物理学奖金。 实验原理 波尔的能级假说： ⒈ 原子只能较长久地处在定态之中，分立。 ⒉ 原子与外界发生能量交换时，只能从一个定态跃迁到另一个定态，同时吸收或辐射确定量的能量。??????????????????????????????????????????????????????Hv=Em-En????? 发生跃迁两种方法： 1.一定频率的光子来碰撞； 2.具有一定能量的实物粒子碰撞进行能量交换  钠（Na） 钾（K） 锂（Li） 氦（He） 氖（Ne） 氩（Ar） 汞（Hg） 2.12 1.63 1.84 21.2 18.6 13.1 4.9 5.14 4.34 5.39 24.6 21.6 15.8 10.4 原子正常情况下，处于基态，当原子受到其它有足够能量的粒子（电子）碰撞而交换能量时，可由基态跃迁到能量较高的激发态。从基态跃迁到第一激发态所需要的能量称为临界能量。当电子与原子碰撞时， 如果电子能量小于临界能量，则发生弹性碰撞，电子碰撞后能量基本不变，只改变运动方向。如果电子动能大于临界能量，则发生非弹性碰撞，电子被吸收的能量为ΔE=En－E1，其余能量仍然由电子保留。 ? 夫兰克——赫兹管 夫兰克——赫兹管 电子由热阴极发出，经阴极K和栅极G之间的加速电压UGK加速。在栅极G和板极A之间有反向电压UAG。当电子有较大能量时，电子即能通过KG空间进入GA空间，并冲过反向拒斥电场到达板极形成板流IA，为电流计PA检出。 电子在KG空间与汞原子碰撞并使其激发， 电子便失去部分能量， 在通过栅极后已无法 克服拒斥电场而不能到达板极，因此板流IA将显著减少。 实验步骤 数据处理 试验中要注意的地方 拒斥电压UGA对UGK—IA曲线也有较大的影响。偏小时，起不到对非弹性碰撞失去能量的电子的筛刷作用，峰谷差小。太大时，筛刷作用太明显，使本来很多能达到板极的电子筛去，也会导致峰谷差小。 灯丝电压对曲线的影响较大。灯丝电压过大，阴极发射的电子数过多，易使微电流放大器饱和，反映不出IA的起伏变化；灯丝电压过小，参加碰撞的电子数过小，反映不出非弹性碰撞的能量交换，造成曲线峰谷很弱，甚至得不到峰谷。 2.9V 3.3V 3.1V 问题 改变灯丝电压灯丝阴极位时间发出的电子数发生变化.若灯丝电压增大,则电子数增加,在相同的Ug2k的情况下电流增大；灯丝电压减小时电流相应的减小…… 为什么曲线平滑无突变 不是所有的都相同。阴极射线中的电子是电热丝经通电发热而激发出来的，不同部位吸热量不同，所以激发飞出后的速度也不尽相同。所以不突变 为什么用氩 讲的时候说 为什么低值变大 讲的时候说 为什么只能激发一次，不能多计发几级甚至电离？ 好好查一下，还不知道 接触电位差是什么？为什么会有（能画出图，原理）？ 好好查一下，还不知道 你对缺陷比如有电位差，开始是在阴极有电子滞留，怎么解决怎么完善实验？ 肖最爱问的问题，好好准备一下，哪怕稍微改改，别到时候哑巴就行