弗兰克赫兹实验.ppt

弗兰克-赫兹实验
物理实验室
目 的：
-赫兹实验的原理和方法。
，验证原子能级的存在。
原 理：
玻尔的原子理论指出：
(1)定态假设。原子只能较长久地处在一些稳定的状态，简称定态。其中每一状态对应于一定的能量值Ej ( j=1，2，3，……)。这些能量值是彼此分立的，不连续的。如果原子能量发生变化，它只能从一个定态跃迁到另一个定态；
(2)频率定则。当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时，就吸收或放出一定频率的电磁辐射。频率的大小取决于原子所处两定态之间的能量差，并满足如下关系：
其中h=×10-34J·s，称作普朗克常数;
v为频率，En、Em为两个不同定态的能量
夫兰克一赫兹实验原理可用图1来说明:
图1：夫兰克—赫兹实验原理图
UG2K刚开始升高时，IP也随之升高，直到UG2K(等于或稍大于氩原子的第一激发电位，这时在栅极G2附近电子与氩原子发生非弹性碰撞，把几乎全部的能量交给氩原子，使氩原子激发。这些损失了能量的电子不能超过UG2P所产生的拒斥场，到达板极的电子数减少，所以电流开始下降，继续增加UG2K，电子在与汞原子碰撞后还能在到达G2前被加速到足够的能量，克服拒斥场的阻力而到达板极P，这时电流又开始上升。直到UG2K间的电压是二倍于氩原子的第一激发电位(2Ug)时，电子在G2附近又会因第二次非弹性碰撞
而失去能量，并且受到拒斥场的阻挡而不能到达板极P，IP再度下降。同样的道理，随着UG2K的增加，电子会在G2附近与氩原子发生第三次、第四次……非弹性碰撞，因而IP就会相应下跌，形成具有规则起伏的IP～UG2K曲线，如图2所示。两峰之间的电位差等于氩原子的第一激发电位U0，。
图2