夫兰克—赫兹实验
武汉科技学院理学院
物理实验教学中心
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实验目的
一、测量氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在，加深对原子结构的理解；
二、了解夫兰克—赫兹实验的设计思想和基本方法。
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实验原理
玻尔理论
一、定态假设：原子只能处在稳定
状态(定态)中，每一状态对应确定
能量值Ei，且能量值是分立的，不
连续的；
二、频率定则：当原子从一定态过
渡到另一定态时，就吸收或放出一
定频率的电磁辐射。
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原子状态的改变
一、原子本身吸收或放出电磁辐射；
二、原子与其他粒子发生碰撞而交换能量时。
本实验利用具有一定能量的电子与氩原子碰撞，从而实现氩原子能量的改变。
电子通过加速电场获得能量
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电子与基态原子的碰撞
原子基态与第一激发态能级间隔
ΔE=eU0
(U0称为第一激发电位)。
当加速电压U<U0时，电子能量不足以使原子激发，此时它们发生
弹性碰撞，原子状态不变。
当加速电压U>U0时，将发生非弹性碰撞，电子将损失大部分能量，
使原子跃迁到第一激发态。被激发的原子短时间后即会回到基态，
并以电磁辐射的形式释放能量。
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UG2
UP
K
X
G1
UG1
G2
A
K
G1
G2
A
μA
UG1
UG2
UP
UF
U
F
IP
仪器原理图
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电子到达G2极时的能量与加速电压的关系
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实验曲线
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U1
U2
U3
U4
U5
U6
U0 = Ui+1 — Ui
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实验仪器
示波器
夫兰克-赫兹实验仪
电流显示
加速电压
电压调节
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