全文预览已结束
下载本文档
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
弗兰克-赫兹实验方啸(南开大学物理科学学院,天津 300071)【摘要】本文介绍了弗兰克-赫兹实验的基本原理,并介绍了如何利用实验测量汞原子的第一激发电位,从而证明了原子分立态的存在,进而揭示了与原子内部能量量子化效应。【关键字】弗兰克-赫兹实验 玻尔原子模型 汞原子 激发电位1. 引言弗兰克(Frank)和赫兹(Hertz)于1914年采用了简单的实验方法,用慢电子轰击稀薄气体的原子,研究碰撞前后电子能量的变化情况,测量了汞原子的第一激发电位,从而证明了原子分立态的存在,揭示了原子内部能量量子化效应。在实验中,他们还分析了受激汞原子的光辐射,测量了辐射光的频率,发现它们很好地满足玻尔(Bohr)假设的频率定则。弗兰克-赫兹实验为玻尔原子模型的理论提供了有力的实验依据。1925年,弗兰克和赫兹共同获得了诺贝尔物理学奖。2. 原理(一) 玻尔原子模型1.定态假设:原子只能处在一些不连续的稳定状态中 2.频率定则:当原子从一个稳定状态到另一个稳定状态时,就吸收或辐射一定频率的电磁波3.当VVg时,电子与汞原子将发生非弹性碰撞,(如果汞原子跃迁至第一激发态)电子损失能量为eVg。5.一方面,电子能量每到达4.9eV的整数倍时,由于被汞原子吸收,电流计的示数都会突然下降;另一方面,随着加速电压的增大,穿过两栅极之后的电子游足够大的能量克服“拒斥”电场而达到极板,被电流计检测到。(二) 理解实验V-I曲线I正比于到达p极的电子数,电流I的信号为方波,有信号区间为n4.9V+VG2P(n+1)4.9V。考虑到电子发射速率的分布,波形不是严格的方波,“肩部”下滑,会出现“峰值”。对于灯丝极板p系统,构成一个电容器,根据电容器的V-I曲线对峰值进行调制,不难理解我们得到的实验曲线。(三) 实验中要注意控制温度1、由于电子的平均自由程与温度关系密切,如果温度太低,自由程大不能保证碰撞的充分进行。 2、温度高自由程小,电子在一个自由程内获得的能量K=eE小,因而激发汞高能级的机会比较小,避免激发高能级。3. 实验装置4. 实验内容汞原子激发态电位的测量加热,设定初始状态:汞蒸气的温度、灯丝电压、等势区内的电场梯度、减速电压。T=180C汞原子较高激发电位的测量: 管子分为三个区域:加速区(KG1),碰撞区(G1G2)和收集区(G2P),将G1、G2短路,并重新选取适合的初始状态。5. 数据分析电压电流电压电流0047.22.32047.834.9048.9613.8149.8818.61.850.9618.91.251.8420.3152.63.822.9253.8623.52.354.4824.1255.1925.61.256827.7256.8628.73.258.14.829.7259.3830.61.460.41032.6261.9833.4363.16.233.9465.11034.8366.210.635.32671036.41.567.6937.5268.58.237.9369.81038.24711138.7571.811.839.25.273.61040474.19.840.4375.81241.1276.61341.91.878.41242.3279.611.842.8380.81343.1481.41443.4582.41543.8684.115.244.56.285.91544.9686.71645.4587.81745.9488.717.246.439016.6使用数据作出下图:提取峰值数据峰数电压电流118.61.8223.52.3328.73.2433.94539.25.2644.56.2749.88855.19960.4101066.210.61171.811.81276.6131384.115.21488.717.2用最小二乘法画N-V曲线,计算得:InterceptInterceptSlopeSlopeStatisticsValueErrorValueErrorAdj. R-SquareI12.348350.354845.411650.041670.99923其中斜率即为拟合后得到的V=5.412V。6. 思考1、计算汞原子的辐射波长。V=5.412V,hc/=eV,算得=229.6nm。而理论值V=4.9V,hc/=eV,算得=253.5nm,故相对误差为9.42%。2、在实验曲线中第一个峰值位置为什么与汞的第一激发电位有较大偏差?(1)有电流信号时的电压大于汞原子的第一激发电位的4.9V。(2)前面
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2023年12月甘肃省酒泉市肃州区公开招考50名专职社区工作者笔试历年高频考点(难、易错点)附带答案详解
- 2023年12月江苏省阜宁县教育局下半年校园招聘140名人员(第二批)2笔试历年高频考点(难、易错点)附带答案详解
- 2023年12月广州市越秀区教育局2024年公开招聘190名事业编制教师笔试历年高频考点(难、易错点)附带答案详解
- 2023年12月山东济宁市兖州区教育系统校园招聘6名(曲阜师范大学站)笔试历年高频考点(难、易错点)附带答案详解
- 2023年12月云南省石屏县教体系统事业单位2024年校园公开招聘16名工作人员522笔试历年高频考点(难、易错点)附带答案详解
- 农业科普:枇杷病虫害防治攻略
- 野生动物疫源疫病报告准则
- 跨境传染病上报及流程合作
- 《幼儿园英语口语》
- 户口迁移同意书:国际商务迁户
- 国际劫机事件案例分析报告
- 燃气行业舆情监测与危机公关
- 小儿肠炎护理查房课件
- 客户投诉处理与纠纷解决的保险服务培训
- 医疗设备融资租赁模式研究
- 牛仔洗水行业分析
- 林麝养殖行业分析
- 医疗健康信息化平台规划与搭建方法
- 特需病房可行性方案
- 矿山生态修复与可持续发展
- 广东开放大学(专科)工商企业管理专业 案例分析报告
评论
0/150
提交评论