物理实验fh改了之后

1、实验报告26系 06级 姓名：王海亮 NO：PB06013232 得分： 试验题目：弗兰克-赫兹实验试验目的：通过对汞原子第一激发电位测量，了解弗兰克和赫兹在研究原子内部能量量子化方面所采用的实验方法。了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像。实验原理：Hg原子能级跃迁：第一激发电位：原子吸收电子能量由基态跃迁至第一激发态时所对应的电压。其中61S0（0ev）为基态，63P1（4.9ev）为能量最低的激发态，成为第一激发态。63P0（4.7ev）、63P2（5.47ev）为亚稳态。当能量等于63P16、3P0、63P2与61S0之差时，Hg原子实现能级跃迁，原子与电子碰撞，电子损失能量。实验

2、装置： 装置原理图F-H管内充汞，灯丝加热K使其发射电子，G1控制通过G1的电子数目，G2加速电子，G1、G2空间较大，提供足够的碰撞概率，A接收电子，AG2加一扼止电压，使失去动能的电子不能到达，形成电流。3. 实验曲线： 碰撞过程及能量交换：F-H管内先注入少量汞，再抽成真空，在一定温度下，得到合适压强的汞蒸气。电子由阴极K出发，受第二栅极G2正电压作用加速，在管中与汞原子碰撞。逐渐增加KG2电压，观察屏极电流。发现电流逐渐增加，但每增加4.9V，都出现一次电流陡降。第一次陡降出现在4.1V左右，是由于仪器的接触电势所致。具有4.9eV的电子与汞原子碰撞，将全部能量传递给汞原子，使其处于4

3、.9eV的激发态。再增大电压，电子在F-H管中发生第二次、第三次碰撞，屏极电流都会陡降。G1的作用： 控制电子束电流并消除阴极附近电子聚集。屏极A与G2间有负电压，使得与汞原子发生非弹性碰撞二损失了能量的电子不能到达A极。而G1与G2间距较大，使电子与气体有较大的碰撞区域。VG2K = 4.7V，使原子激发到63P0，此态较稳定，不容易再产生跃迁，故不容易观察到这个吸收。VG2K = 4.9V，使原子激发到63P1，引起共振吸收，电子速度几乎为零，电子不能到达A，形成第一个峰。G2K = 9.8V，电子与原子发生两次非弹性碰撞，在G2处失去动能，形成第二个峰。VG2K = 4.9nV，将形成第

4、n个峰。实验内容及结果： 1.测量Ar的第一激发电位：将主机正面板上的“VG2输出”和“Ip输出” 与示波器上的“CH1onX”和“CH1onY”相连，打开电源开关。（2） 将扫描开关调至“自动”挡，扫描速度开关调至“快速”，把Ip电流增益波段开关拔至“10nA”。（3）分别调节VG1、VP、VF电压至给定数值，将VG2调节至最大，此时可在示波器上观察到稳定的IP-VG2曲线。（Vf 2.0V VG1K2.0V VG2K0100v VG2P0.5V）（4）将扫描开关拔至“手动”挡，调节VG2最小，然后逐渐增大其值，寻找IP值的极大和极小值点，以及相应的VG2值，即找出对应的极值点（VG2、IP

5、）也即IP-VG2曲线的波峰和波谷的位置，相邻波峰或波谷的横坐标之差就是氩的第一激发电位。（VG2实际测量值为表头示值“10V”）（5）每隔1V记录一组数据，列出表格，然后画出氩的IP-VG2曲线。Ar的测量值：VG2/V01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0IP/nA-1.4-1.3-1.3-1.3-1.3-1.2-1.2-1.2-1.2-1.1-1.0VG2/V11.012.013.014.015.016.017.018.019.020.021.0IP/nA-0.60.01.43.14.46.06.87.16.96.15.0VG2/V22.023.024.025.

6、026.027.028.029.030.031.032.0IP/nA3.22.13.47.612.717.520.120.117.714.08.7VG2/V33.034.035.036.037.038.039.040.041.042.043.0IP/nA4.61.52.810.118.627.834.736.433.627.3 18.6VG2/V44.045.046.047.048.049.050.051.052.053.054.0IP/nA7.40.50.28.421.235.242.049.951.947.736.8VG2/V55.056.057.058.059.060.061.062.0

7、63.064.065.0IP/nA22.49.30.61.112.430.045.155.063.865.861.8VG2/V66.067.068.069.070.071.072.073.074.075.076.0IP/nA52.038.020.18.98.017.632.145.559.470.777.4VG2/V77.078.079.080.081.082.083.084.085.086.087.0IP/nA76.770.459.446.233.022.424.234.047.362.074.7VG2/V88.089.090.091.092.0IP/nA84.189.489.885.677

8、.4注：粉红色标记的为峰值。逐差法求第一激发电位：2.测量Hg的第一激发电位：(1)先将温度调到设定值157，打开温控电源，加温指示灯on亮（绿色），到设定温度(2)接线，将Vf，VG1K，VG2P，VG2K的旋钮调到最小，到设定温度后，再打开两仪器电源，然后据炉上标签设定各电压值。用“手动”档测曲线。（Vf 2.97V VG1K1.99V VG2K0100v VG2P9.86V）(3)每隔0.5V记录一组数据，列出表格，然后画出Hg的IP-VG2曲线。Hg的测量值:VG2/V00.51.01.52.02.53.03.54.04.5IP/nA00000000015VG2/V5.05.56.06

9、.57.07.58.08.59.09.5IP/nA5210023538541225145101365VG2/V10.010.511.011.512.012.513.013.514.014.5IP/nA198432690800800500130302070VG2/V15.015.516.016.517.017.518.018.519.019.5IP/nA3506909501120111080035010050120VG2/V20.020.521.021.522.022.523.023.524.024.5IP/nA6801150117012501210930570250120280VG2/V25.

10、025.526.026.527.027.528.028.529.029.5IP/nA63010301280131013601150850530290270VG2/V30.030.531.031.532.032.533.033.534.034.5IP/nA520115014501700175016001350970700510VG2/V35.035.536.036.537.037.538.038.5 IP/nA7001200175019702050200017201450注：粉红色标记的为峰值。逐差法求第一激发电位：思考题：1.灯丝电压的大小对曲线有何影响？答：灯丝的大小影响阴极K发射电子的强度，进而影响电子浓度，影响碰撞的发生。板极电流随灯丝电压的增大而明显增加,所以峰值不断升高。 2.说明温度对充汞F-H管曲线影响的物理机制。答：温度会影响汞蒸汽的饱和气压，常温下汞的饱和气压很低，温度升高时,饱和汞蒸气压增大,峰间距下降，为了提高汞原子的密度，必须给