夫兰克-赫兹实验（Ar管).doc

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夫兰克——赫兹实验
1913年玻尔模型提出后，成功地解释了氢光谱，从而解开了近三十年之久的巴尔末公式之谜，，他也心悦城服并称玻尔的理论是一个“伟大的发现”。但任何一个重要
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夫兰克——赫兹实验
1913年玻尔模型提出后，成功地解释了氢光谱，从而解开了近三十年之久的巴尔末公式之谜，，他也心悦城服并称玻尔的理论是一个“伟大的发现”。但任何一个重要的物理模型要上升为理论必须得到两种独立的实验方法的验证。夫兰克和赫兹在玻尔理论发表后不久，就用了一种独立于光谱研究的方法直接验证了玻尔理论，。
通过这一实验可以理解原子内部能量量子化的情况,学习和体验夫兰克和赫兹研究气体放电现象中低能电子和原子间互相作用的实验思想和实验方法。（精品文档请下载）
【实验目的】
1、理解夫兰克——赫兹实验的原理和方法.
2、测定氩原子的第一激发电位，验证原子能级的存在，研究原子内部能量的量子化.
【实验原理】
根据玻尔理论原子只能处在某一些状态，每一状态对应一定的能量，其数值彼此是分立的,原子在能级间进展跃迁时吸收或发射确定频率的光子，当原子和一定能量的电子发生碰撞可以使原子从低能跃迁到高能级（激发)假设是基态和第一激发态之间的跃迁那么有:（精品文档请下载）
图（1）
电子在电场中获得的动能和原子碰撞时交给原子，原子从基态跃迁到第一激发态,V1称为原子第一激发电势（位）。（精品文档请下载）
本次实验测定氩原子的第一激发能，其标准值约为11。4eV，因此只需几十伏电压就能观察到多个峰值。于四极式的F—H碰撞管,实验线路连接如图（1）所示.（精品文档请下载）
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图中:VF为灯丝加热电压，VG1K为正向小电压,VG2K为加速电压,VG2P为减速电压。
F—H管中的电位分布如图（2）所示。
图（2）
图（2)电子由阴极发出经电场VG2K加速趋向阳极,，电子前进的途中要和原子发生碰撞。假设，电子能量小于第激发能eV1,它们之间的碰撞是弹性的，根据弹性碰撞前后系统动量和动能守恒定理不难推出电子损失的能量极小，电子能如期地到达阳极；假设电子能量到达或超过eV1，电子和原子将发生非弹性碰撞，电子把能量eV1传给气体原子，要是非弹性碰撞发生在G2栅极附近，损失了能量的电子将无法抑制减速场VG2P到达板极。（精品文档请下载）
这样,从阴极发出的电子随着VG2K从零开场增加板极上将有电流出现并增加，假设加速到G2栅极的电子获得等于或大于eV1的能量将出现非弹性碰撞而出现IP的第一次下降，随着VG2K增加，电子和原子发生非弹性碰撞的区域向阴极方向挪动，，而假设VG2K的增加使那些经历过非弹性碰撞的电子能量又到达eV1那么电子又将和原子发生非弹性碰撞造成IP的又一次下降。在