弗兰克赫兹实验报告-4

三、实验仪器F—H实验管，WMZK—01温度控制仪，电脑化X—Y记录仪，FH—II型夫兰克—赫兹实验仪四、实验数据与结论（一）标准系统参数：灯丝电压；加速电压；反向拒斥电压；温度图5利用Origin拾取峰值后得到如下数据（表1），并线性拟合如图6：18295.115213000.72317902.38422755.02527803.73632803.41738097.21843391948243.641053439.141158733.21264149.531369320.791474614.581579614.27表1图6从图中可以读出本次试验标准参数下的原子第一激发点位（及曲线斜率）。（二）改变温度，研究温度对曲线的影响：灯丝电压；加速电压；反向拒斥电压分别测，，下的数据与上述数据对比。用类似的处理方法，有以下数据（表2）：n170180190200180898295.1158272.4928263.694212868.1213000.7213174.1512479.12317696.2517902.3817683.6817135.7422941.0322755.0222585.3422380.48527695.6427803.7327683.0727478.21632793.3632803.4132682.4532575.94738087.1638097.2137682.4537747.18843282.914339142976.2542771.38948282.648243.6448270.0448065.191053576.453439.1453294.2553211.921158919.2158733.258710.5758309.651264016.9564149.5363808.363456.391369212.769320.7969102.0968701.161474457.4874614.5874371.3973798.91579898.3279614.2779885.7579288.755.14115.12785.12625.1118表2通过比较有：（1）Hg原子的第一激发电位在5.1V左右；（2）实验中第一峰值并不在4.9V处，而是沿轴向右平移；（3）随着温度的升高，第一激发电位有小幅下降，直观图形如图7。分析：对于（2），这是由于系统接触电位差引起的；对于（3），温度的改变引起Hg蒸气饱和气压的改变，即汞蒸气的密度变化，从而导致电子的平均自由程改变。温度升高时，较短，电子由加速电场获得的能量小，因而电子在两次碰撞之间得到足够的能量去激发Hg原子到较高能级的机会较小，而激发到低能级的可能性大。电子平均自由程增大，从而使电子与汞原子的碰撞趋于更频繁，使本底电流减小，曲线的峰数增多，第一激发电位减小。图7（二）改变灯丝电压，研究其对实验的影响(定性)：加速电压；反向拒斥电压；温度分别测，，，，，情况下的实验数据，运用类似于（一）和（二）中的处理方法，将各种情况下的峰值（）分列如下，并线性拟合求得斜率（原子第一激发电位）以及作出对比图：n11.21.41.51.61.812418.5227875.9647870.9388295.1157857.748288.83127550.43912508.0312919.6513000.7213102.5112700.33312378.5717507.7217551.7117902.3817857.1317945.11417280.2322875.0422747.4822755.0222660.7622797.75522426.9827507.1127820.6927803.7327856.5127895.47627671.7632580.3332624.3232803.4132954.2332993.2732671.4537898.6337771.0538097.2138027.4637894.86837622.1343094.442991.344339143149.743066.12942768.8748094.148236.148243.6448198.448359.91047866.653265.3453578.9153439.1453663.7553800.741153135.8858632.6558676.6458733.259031.0858824.951258111.0663828.4163774.3764149.5364079.7864216.771363600.9268926.1568872.169320.7969324.5669363.521468992.7474416.0174361.9674614.5874716.3874804.361573869.9179905.8679704.7679614.2779961.1679902.095.11025.13165.1325.12785.15195.1484表3图8通过比较有：（1）灯丝电压的变化对极板电流的影响非常剧烈；（2）在其他条件相同的情况下，灯丝电压越高，极板电流越大。分析: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。（四）改变加速电压，研究其对实验的影响(定性)：灯丝电压；反向拒斥电压；温度分别测，，情况下的实验数据，作出对比图：图9基于以上分析，我们得出如下结论：在其他条件不变的情况下，加速电压增大，极板电流增大，分析:加速电压越大，电子获得的动能就越大，在相同的条件下到达极板的概率就增加，总的来说到达极板的电子数增加，因此极板电流增大。（五）改变反向拒斥电压，研究其对实验的影响(定性)：灯丝电压；加速电压；温度分别测，，情况下的实验数据，运用类似于之前的处理方法，将各种情况下的峰值（）分列如下，并线性拟合求得斜率