实验课夫兰克赫兹实验

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1、弗兰克-赫兹实验大学物理实验海南大学物理实验室弗兰克G.赫兹(JamesFranck,1882-1964)(GustavHertz,1887-1975)1925年诺贝尔物理学奖授予德国格丁根大学的弗兰克和哈雷大学的G.赫兹以表彰他们发现原子受电子碰撞的定律.尼尔斯·玻尔（NielsBohr,1885-1962）丹麦物理学家，哥本哈根学派的创始人。1885年10月7日生于哥本哈根，1903年入哥本哈根大学数学和自然科学系，主修物理学。1907年以有关水的表面张力的论文获得丹麦皇家科学文学院的金质奖章，并先后于1909年和1911年分别以关于金属电子论的论文获

2、得哥本哈根大学的科学硕士和哲学博士学位。随后去英国学习，先在剑桥J．J．汤姆孙主持的卡文迪什实验室，几个月后转赴曼彻斯特，参加了以E．卢瑟福为首的科学集体，从此和卢瑟福建立了长期的密切关系。背景知识1.波尔简介2.玻尔的氢原子理论：①.电子轨道半径的量子化：②.原子能量的量子化：pmS3.玻尔假设：(1)原子只能较长久地停留在一些稳定状态，简称“定态”，原子在这些状态时不发射也不吸收能量，各定态的能量是彼此分隔的．原子的能量不论通过什么方式发生改变，只能使原子从一个定态跃迁到另一个定态；(2)原子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收辐射能量时，辐射的频率

3、是一定的．如果用和代表有关二定态的能量，辐射的频率决定于如下关系：式中为普朗克常量．在玻尔提出原子结构的量子理论后，弗兰克(J．Franck)和赫兹(G．Hertz)在1914年在用慢电子轰击稀薄气体原子做原子电离电位测定时，偶然地发现了原子的激发能态和量子化的吸收现象，并观察到原子由激发态跃迁到基态时辐射出的光谱线，测定了汞的中肯电压U0=4.9V,从而直接证明了玻尔原子结构的量子理论，为此他们获得了1925年的诺贝尔物理奖。4.弗兰克-赫兹杰出贡献实验目的1.了解F-H四极管基本结构与工作原理，2.了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像，3.测绘氩

4、原子的IA-UG2K曲线。实验仪器1.FB808A夫兰克-赫兹实验仪一台，2.双踪是波器一台。实验原理1.实验原理图2.物理过程3.IA-UG2K曲线1.F-H四极管示意图UG1K:第一栅极电压；UG2K:加速电压；UG2A：反向拒斥电压；当电子的加速电压UG2K<原子第一激发电势U0电子与原子碰撞没有发生动能与内能的交换。为“弹性碰撞”电子碰撞前后速度不变物理过程当电子的加速电压U2k≥U0时管中子与原子碰撞发生“非弹性碰撞”有动能与内能的交换！电子碰撞后速度变慢，原子会辐射光子物理过程U1U1U1U1U1KG2AUG2IAU1:原子的第一激发电势(电位

5、11.5V)实验仪器U1U1U1U1U1UG2IA1、FB808A微机型弗兰克-赫兹实验仪2、双踪示波器实验内容1、仪器加热10分钟后，开机时仪器默认为“手动”工作状态，此时，对应的“手动”指示灯亮。2、设定夫兰克一赫兹管的各工作参数：按标签设置。4、测量氩原子的曲线，注意：1、各电压值须按照给定值进行设置；2、UG2K设定终止值不要超过85V。3、手动测试完毕后，尽快将UG2K减为零。【数据与结果】1、根据表格表2，详细记录实验条件和相应的值，2、在方格纸上作出曲线图，分别用逐差法处理数据，求得氩的第一激发电位值及计算相对误差（11.5V）10.010.

6、511.011.5…...85.0…...求相对误差Er，理论值11.55V.实验曲线-用坐标纸思考题灯丝温度对实验结果有何影响？波尔是丹麦物理学家。他由于研究了氢原子的量子轨道理论而获得诺贝尔物理学奖。他的学生海森堡、朗道等10多位科学家都获得过诺贝尔奖。波尔的儿子也获得了诺贝尔奖，他们都应该感谢F-H两人的。