弗兰克-赫兹实验.ppt

夫兰克-赫兹实验 Franck-Hertz Experiment
昆明理工大学新迎物理实验中心
贾友见
2006年7月
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Objective:
To measure the first excitation potential and the ionization potential of mercury atoms and to show that the energies of bound electrons are quantized.
证明Ar原子能级之不连续性和测量其第一激发电压。
提供一种有别于光谱学研究,且更直观的方法来验证原子能级的不连续性。
三个重要实验之一
证实光量子的存在。
-黑体辐射,光电效应,康普顿效应
证实原子中的量子态。
-光谱,Franck-Hertz实验
证实物质波的实验。
-电子衍射,中子衍射
The Nobel Prize in Physics 1925
James Franck German(1882-1964)
Gustav Ludwig Hertz
German(1887-1975)
"for their discovery of the laws governing the impact of an electron upon an atom"
The Bohr model
Niels Bohr
经典轨道加定态条件(The assumption of stable orbits)
---电子绕核圆周运动,但电子只能处在一些分立的轨道上,且在这些轨道运动时,不产生电磁场辐射
定态跃迁
---电子在定态轨道上运动,不会产生电磁辐射,但当电子从一个定态轨道跃迁到另一轨道时,会以电磁波形式吸收(或放出)能量
角动量量子化
---Bohr从对应原理导出角动量量子化的条件(L=nh ,n=1,2,3,……)
Basic idea of the Franck-Hertz experiment
Franck-Hertz实验的基本想法

光谱实验是从电磁波的发射或吸收研究电子在量子态之间的跃迁,并由电磁波的分立特征,证明量子态的存在。
Franck-Hertz实验则是用电子束激发原子,若原子果真具有分立的能态,即量子态,则必然仅有某些具有特定能量的电子才能引起原子的激发。
1914年,Franck和Hertz进行了电子轰击原子的实验。
若电子在KG区域内与原子碰撞,将能量传递给了原子,则其剩余动能就很小,因而使之无法到达接收极A
逐渐增大KG间的电压V,同时观测电流计的电流I。关于汞的实验结果如图所示:当V由零逐渐增大时,I出现一系列的峰和谷,且峰(谷)的间距大致相等,。
结果表明,汞原子对外来能量的吸收具有明显的选择性。,它才吸收。
结果表明,汞原子对外来能量的吸收具有明显的选择性。仅当外来能量达到
关于汞的实验结果:当V由零逐渐增大时,I出现一系列的峰和谷,且峰(谷)的间距大致相等,。
上述结果表明,汞原子对外来能量的吸收具有明显的选择性。,它才吸收。