弗兰克赫兹实验报告

INET图一：短接，为等势区，电子由热阴极发出，经加速电压使电子加速，电子可达到任意位置。如果电子在空间中与汞原子碰撞，把自己一部分能量传给汞原子。从阴极射出来的电子能量不同，从小到大分布，能量大的原子传递给汞原子能量，先进入激发状态。图二：加速电压的正极接G1；图三：加速电压的正极接G2。这样连接的电路,能保证没有热电子打到板极上，只有正离子会从加速电压正极向板极加速运动。此时由于原子电离可以测到板极电流。三．实验装置1.弗兰克--赫兹管弗兰克-赫兹管为实验仪的核心部件，弗兰克-赫兹管采用间热式阴极、双栅极和板极的四极形式，各极均为圆筒状。弗兰克--赫兹管充汞气，玻璃封装。2.工作电源：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0V～6.3V连续可调；第一栅极电压UG1K，直流0～5V连续可调；第二栅极电压UG2K，直流0～100V连续可调。3.扫描电源和微电流放大器：提供0～12V的手动可调直流电压或自动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。4.微电流测量仪：微电流放大器用来检测F—H管的板流。四．实验内容了解弗兰克--赫兹管的结构就会有很多汞原子被激发，因紫外辐射所形成的光电流较大，能被测量到，这就是“矮平台”的来源，但是此时加速能量不足以达到电离能。第四阶段：（C以后）电离开始，当电子的能量被加速到电离能以上的数值，电子与原子的碰撞就可能使汞原子电离，而电子在奔向极板p的过程被加速，所获得的能量有可能让别的原子电离，形成“雪崩效应”，极板电流就会迅速增大，这就是曲线上升的原因。表二电压（V）板极电流（A）8.9013013.40.113.50.213.6113.91.2141.414.1214.32.414.52.614.62.814.7314.83.815415.14.815.25.815.57.215.68.115.78.215.910.11610.416.213.816.415.916.617.916.921.9172417.12617.227.917.432.217.53417.63617.739.217.840.117.942.318.149表三电压（V）板极电流（A）25.50260.127.10.828.8130.51.230.81.331.11.531.41.731.61.932.3232.72.133333.13.433.33.833.43.933.5433.64.233.75.9346.234.2834.38.634.49.934.510.234.711.934.81334.914.135.11635.218.435.52235.623.835.726363236.13636.23836.442.436.546.636.649.9图五前三个不同的电路图所测数据画在在同一个表上所得到的结果。图中电流为0时电压的值有明显的差别，造成这种情况的原因是：对于图一电路来说，G2与P之间是反射区，加速电压同时是控制电压。此时G1与G2间是等势区，热电子在获得了加速能量后，在此区与汞原子碰撞，碰撞的距离长，碰撞机会多，所以整体比较靠左；对于图二电路来说，加速电压同时也是控制电压，电子一旦进入了G1与P之间的反射区域,就开始减速，到不足一半的距离就要反射回来。此时，电子与原子非弹性碰撞的机会少，在电子能量达到电离能以前，汞原子被激发的数量少，所以比图一电路所得曲线整体右移；对于图三电路来说，G2与P之间是反射区，加速电压被阴极到G2的长距离所分散。