弗兰克赫兹实验报告记录有数据
实验报告 弗兰克赫兹实验报告内容
弗兰克赫兹实验报告内容
弗兰克-赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持，那么，下面是给大家整理收集的弗兰克赫兹实验报告内容，供大家阅读参考。
弗兰克赫兹实验报告内容1
仪器
弗兰克-赫兹管(简称F-H管)、加热炉、温控装置、F-H管电源组、扫描电源和微电流放大器、微机X-Y记录仪。
F-H管是特别的充汞四极管，它由阴极、第一栅极、第二栅极及板极组成。为了使F-H管内保持一定的汞蒸气饱和蒸气压，实验时要把F-H管置于控温加热炉内。加热炉的温度由控温装置设定和控制。炉温高时，F-H管内汞的饱和蒸气压高，平均自由程较小，电子碰撞汞原子的概率高，一个电子在两次与汞原子碰撞的间隔内不会因栅极加速电压作用而积累较高的能量。温度低时，管内汞蒸气压较低，平均自由程较大，因而电子在两次碰撞间隔内有可能积累较高的能量，受高能量的电子轰击，就可能引起汞原子电离，使管内出现辉光放电现象。辉光放电会降低管子的使用寿命，实验中要注意防止。
F-H管电源组用来提供F-H管各极所需的工作电压。其中包括灯丝电压UF，直流1V~5V连续可调;第一栅极电压UG1，直流0~5V连续可调;第二栅极电压UG2，直流0~15V连续可调。
扫描电源和微电流放大器，提供0~90V的手动可调直流电压或自动慢扫描输出锯齿波电压，作为F-H管的加速电压，供手动测量或函
数记录仪测量。微电流放大器用来检测F-H管的板流，其测量范围为10^-8A、10^-7A、10^-6A三挡。
微机X-Y记录仪是基于微机的集数据采集分析和结果显示为一体的仪器。供自动慢扫描测量时，数据采集、图像显示及结果分析用。
弗兰克赫兹实验__北大物理学院普物实验报告
弗兰克赫兹实验实验报告
一、数据处理
1.汞管
（1）实验数据如下：
将数据作图如下：
（2）根据实验数据，找到各个峰值对应的电压，并列表如下：
由最小二乘法得到第一激发电位V，相关系数r=0.99978，由书上（7.13）式计算得到，故最终结果表示为V
2.氩管
（1）实验数据如下：
（为了对进行控制，我调大了）
将数据作图如下：
(2) 根据实验数据，找到各个峰值对应的电压，并列表如下：
由最小二乘法得到第一激发电位V，相关系数r=0.99964，由书上（7.13）式计算得到，故最终结果表示为V
二、思考题
利用汞管进行实验。在第一部分中已列出了条件下的汞管的
实验数据。现将改变后的另两组实验数据列表如下，后两组数据只测了第5、第6两个峰。（1）
（2）
将以上三种条件下的Hg管数据作图如下：
当增大时，曲线高度下移，并且峰向右偏移。原因分析：当增大时，电子需要更高的能量才能到达p极板，故此时能到达p极板的电子减少，则电路中电流减小，则曲线高度下移；曲线峰向右偏移的原因，我并不是十分清楚，我认为可能与电子的速率分布有关。当加速电压刚达到第一激发电位时，只有一部分电子可以达到足以发生“非弹性碰撞”的速
率，而另一部分电子速率还要更低一些，有的电子速率还不足以使其越过g2p的减速电场，加速电压继续增大时会将这部分电子继续加速使其可以达到p极板使电流增大，而达到足以发生“非弹性碰撞”的速率的电子也会增加，使电流减小，两种因素共同作用决定曲线的峰值。当增大时，会使前一种作用的影响变得更大，而对后一种作用几乎没有影响，故峰会向右偏移。
弗兰克赫兹实验
弗兰克赫兹实验实验报告
一、数据处理
1.汞管
将数据作图如下
1.5
（2）根据实验数据，找到各个峰值对应的电压，并列表如下
n 1 2 3 4 5 6
5.1 9.7 14.6 19.6 24.6 29.9
V，相关系数r=0.99978，由书上（7.13）式由最小二乘法得到第一激发电位
V
计算得到，故最终结果表示为
2.氩管
（1）实验数据如下
（为了对进行控制，我调大了）
5.5 7.2 11.8 13.0 14.0 15.0 15.5 15.9 1
6.4
0.0 0.0 0.3 3.2 12.0 32.4 41.4 43.1 54.4
由最小二乘法得到第一激发电位计算得到，故最终结果表示为V，相关系数r=0.99964，由书上(7.13)式V
将数据作图如下
(2)根据实验数据，找到各个峰值对应的电压，并列表如下
n 1 2 3 4 5 6
18.3 30.0 41.4 53.4 66.4 79.2
、思考题
利用汞管进行实验。在第一部分中已列出了
条件下的汞管的
将以上三种条件下的Hg管数据作图如下
当增大时，曲线高度下移，并且峰向右偏移。原因分析：当增大时，电子需要更高的能量才能到达p极板，故此时能到达p极板的电子减少，则电路中电流减小，则曲线高度下移；曲线峰向右偏移的原因，我并不是十分清楚，我认为可能与电子的速率分布有关当加速电压刚达到第一激发电位时
，只有一部分电子可以达到足以发生非弹性碰撞”的速
加速电压继续增大时会将这部分电子继续加速使其可以达到p极板使电流增大，而达到足
以发生非弹性碰撞”的速率的电子也会增加，使电流减小，两种因素共同作用决定曲线的峰值。当增大时，会使前一种作用的影响变得更大，而对后一种作用几乎没有影响，故峰会向右偏移。
弗兰克赫兹实验 实验报告
弗兰克赫兹实验实验报告
弗兰克赫兹实验是20世纪初为了研究原子结构而开展的经典实验之一，也是量子力学发展史上的重要里程碑之一。本文将对该实验的原理、实验装置、实验过程及结果进行介
绍并进行简要的讨论。
一、实验原理
弗兰克赫兹实验主要基于静电击穿现象的基础上进行。在一个低压气体管内，将两个
电极分别放在管的两端，使得电子能够从负极经过气体管向另一端正极方向运动。当电子
运动的速度达到一定的程度时，可以与气体原子相撞，使气体原子激发成为离子或激发态。当电子经过气体管内的一个区域时，便可以观察到该区域的荧光现象。
二、实验装置
弗兰克赫兹实验的实验装置主要由一个玻璃管组成，管中充满了低压气体。实验中通
过气体管两端的电极和外部高压电源构成电路，使电子可以在管内自由运动。
三、实验过程
在实验进行时，首先将气体管中的气体抽成非常低的压强，然后通过高压电源，在管
的两端分别加上负极和正极电压，使得气体管内形成一个电场。当电压达到一定程度时，
电子可以克服气体原子的束缚，在电场作用下自由运动。当一些电子与气体原子碰撞时，
气体原子可能会发生激发或电离，然后通过复合释放荧光。荧光以波长分布明显的分界线
出现（即发生荧光的气体种类不同，发射的光谱线也不同）。通过测量压强与电场强度等
参数，可以得到不同气体在不同电场强度下的谱线变化情况。
四、实验结果
通过弗兰克赫兹实验的实验数据可以得出结论：
（1）气体原子处于激发态不能较长时间复合释放，而处于离子状态的气体原子则不同。
（2）获得荧光的气体原子数与电子数不成正比，而且气体压强不能过高。
大学物理实验报告弗兰克赫兹实验
为了研究原子内部的能量时态问题，弗兰克和赫兹使用简单而有效的方法，用低速电子去轰击原子，观察它们之间的相互作用和能量传递过程，从而证明原子内部量子化能级的存在。
实验要求：
通过对汞原子第一激发电位测量，了解弗兰克和赫兹在研究原子内部能量量子化方面所采用的实验方法。
了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像。
理论基础
Hg原子能级
其中61S0（0ev）为基态，63P1（4.9ev）为激发态，63P0（4.7ev）、63P2（5.47ev）为亚稳态
实现能级跃迁，吸收光子
原子与电子碰撞
处于激发态的原子不稳定，发射光子回到低能态。
原理图
F-H管内充汞，灯丝加热K使其发射电子，G1控制通过G1的电子数目，G2加速电子，G1、G2空间较大，提供足够的碰撞概率，A接收电子，AG2加一扼止电压，使失去动能的电子不能到达，形成电流。
实验曲线：
碰撞过程及能量交换
此过程在G1G2空间发生，在加速场的作用下，电子获得动能，与原子的弹性碰撞中，电子总能量损失较小，在不断的加速场作用下，电子的能量逐渐增
大，就有可能与原子发生非弹性碰撞，使原子激发到高能态，电子失去相对应
的能量，使其不能到达A从而不能形成电流。
= 4.7V，使原子激发到63P0，此态较稳定，不容易再产生跃迁，故不容易观察到这个吸收。
= 4.9V，使原子激发到63P1，引起共振吸收，电子速度几乎为零，电子不能到达A，形成第一个峰。
= 9.8V，电子与原子发生两次非弹性碰撞，在G2处失去动能，形成第二个峰。
= 4.9nV，将形成第n个峰。
电子平均自由程对激发或电离的影响
01弗兰克-赫兹实验
实验报告：弗兰克-赫兹实验
一、实验题目：
弗兰克-赫兹实验
二、实验目的：
1914年，弗兰克和赫兹用电子碰撞原子的方法测量到了汞的激发电位和电离电位，证实了原子存在定态能级。这个实验方法至今仍是探索原子结构的重要手段之一。实验目的是熟悉实验装置，掌握实验条件，测量汞的第一激发电位、电离电位和高激发电位。进一步理解实验原理，掌握实验方法。
三、实验原理:
1.实现原子从低能级到高能级的跃迁,可以使具有一定能量的电子和原子发生碰撞.若与之发生碰撞的电子是在电势V 的加速下,速度从零增加到v ,则当电子
的能量满足:
2
21mv eV E E E n m =
=-=∆
时,电子将全部的能量交换给原子.由于两个能级之间的能量差是有确定的值,对应的电压就有确定的大小,当原子吸收电子的能量从基态跃迁到第一激发态时,相就的电压值称为原子的第一激发电位.实验中就是测量汞原子的第一电位差. 2.Hg 原子能级
其中61S0（0ev ）为基态，63P1（4.9ev ）为激发态，63P0（4.7ev ）、63P2（5.47ev ）为亚稳态
3.实验中用F-H管来测量汞原子的第一激发电位.原理图如下:
F-H管内先注入少量汞，再抽成真空，在一定温度下，得到合适压强的汞蒸
气。电子由阴极K 出发，受第二栅极G2正电压作用加速，在管中与汞原子碰撞。逐渐增加KG2电压，观察屏极电流。发现电流逐渐增加，但每增加4.9V ，都出现一次电流陡降。第一次陡降出现在4.1V 左右，是由于仪器的接触电势所致。具有4.9eV 的电子与汞原子碰撞，将全部能量传递给汞原子，使其处于 4.9eV 的激发态。再增大电压，电子在F-H 管中发生第二次、第三次…碰撞，屏极电流都会陡降。G1的作用： 控制电子束电流并消除阴极附近电子聚集。屏极A 与G2间有负电压，使得与汞原子发生非弹性碰撞二损失了能量的电子不能到达A 极。而G1与G2间距较大，使电子与气体有较大的碰撞区域。
弗兰克赫兹实验报告之数据(全)
0 0.002 0.002 0.002 0.002
0.5 0.002 0.002 0.002 0.001
1 0.002 0.002 0.002 0.002
1.5 0.001 0.002 0.001 0.002
2 0.001 0.002 0.002 0.002
8.5 0.001 0.001 0.001 0.003
9 0.002 0.002 0.003 0.007
9.5 0.005 0.002 0.007 0.015
10 0.01 0.003 0.014 0.033
10.5 0.02 0.005 0.028 0.066
11 0.036 0.008 0.052 0.102
14.5 0.12 0.04 0.209 0.219
15 0.142 0.043 0.225 0.233
15.5 0.16 0.045 0.241 0.245
16 0.176 0.048 0.258 0.251
16.5 0.184 0.049 0.269 0.266
17 0.201 0.05 0.286 0.274
46.5 0.381 0.052 0.442 0.499
47 0.446 0.046 0.534 0.517
47.5 0.567 0.057 0.672 0.629
弗兰克—赫兹实验报告-V1
弗兰克—赫兹实验报告-V1
弗兰克—赫兹实验报告
弗兰克—赫兹实验是物理学中的一项经典实验。该实验于1914年由德
国物理学家弗兰克和赫兹成功实现，从而确认了气体分子内部存在能级。此次实验不仅首次提出了“能级理论”的概念，还为原子能级理
论的发展提供了重要的支撑和依据。
实验背景
当时的物理学家们认为，原子和分子都是由一些离散、特定的能量级
别组成的。这种理论被成为“能级理论”。但由于缺乏实验证据，因
此这种理论并未得到广泛认可。于是弗兰克和赫兹决定通过实验来验
证这一理论。
实验原理
该实验的基本原理是，通过弹性碰撞实验，观察单个电子在通过真空
管内气体分子时的能量变化。在实验中，气体分子被通电，电子束通
过气体分子，当电子逐级钻入气体分子后，分子的内部能级逐渐升高，当分子的内部能级上升至一定程度时，电子就不再进一步钻入分子，
而被弹回。
实验步骤
1. 制备真空管和气体：制备大小和形状合适的真空管，并取出其中的
气体。
2. 通电加热：在一个恒定的电压下加热气体，使气体的原子和分子处于高能量状态。同时，测定气体分子的电流与电势的关系。
3. 碰撞实验：通过实验表明，电子束的能量会依据电子透过气体分子的位置进行分散。
4. 确定能量差：通过观察电子束的能量变化，可以确定气体分子的激发能级差。
实验结果
该实验证实了气体分子内部存在级别的理论，并向人们展示了“能级理论”的真实性。从那时起，“能级理论”变得越来越被接受，并成为许多领域的重要内容。同时，弗兰克和赫兹的实验成果也在研究能量和能量的传递中，在物理学和化学领域起到了重要的作用。
弗兰克赫兹实验实验报告
弗兰克赫兹实验实验报告
实验名称：弗兰克赫兹实验
实验目的：通过研究气体的导电特性，探究众多气体的带电粒子性质等规律。
实验器材：真空管，放电极，荧光屏，高压电源，振荡器等。
实验原理：弗兰克赫兹实验利用了电离气体与电场、荧光屏的相互作用，其中，荧光屏的作用是显示电子活动的位置。通过在气体中建立电场，在真空中产生气体的离子化（电离），并测定带电粒子与电场作用下的方向、速度、轨迹等特征，可以推测出气体离子（电离）性质以及离子与电场的相互作用规律。
实验过程：利用真空管将空气抽空，给电极加高压电信号，使气体电离，产生气体放电现象。接下来，让离子穿过两个极板的电场区域，在荧光屏上观察带电粒子离子与电场作用后的荧光显示。通过改变气体类型和气体压力等实验条件，观察荧光屏上的显示差异，实验数据测定。
实验结果：弗兰克赫兹实验得出气体的导电机制与性质、电子的分布密度、电场对电子的俘获等规律等，该实验也为粒子物理学、原子物理学研究提供了启示。
结论：弗兰克赫兹实验提供了重要的原理和实验数据，描述了气体电离、电子漂移、荧光及偏極化等现象，对于研究原子物理学、粒子物理学等领域具有重要意义。
实验小结：通过本次实验，我深刻地体会到了科学实验的重要性，同时也更加明确了物理学研究的意义和方向。希望在今后的学习中，能够更深地认识该领域的知识和相关实验，为我国科学技术的发展贡献自己的力量。
弗兰克赫兹实验实验报告
弗兰克赫兹实验实验报
告
标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
弗兰
克-赫兹实验
一实验目的
通过测定汞原子的第一激发电位，证明原子能级存在。 二实验原理 1激发电势
玻尔的原子能级理论
（1）原子只能长时间的停留在一些稳定的状态，（简称定态）。原子在这些状态时，不发射或吸收能量；各定态有一定的能量，其数值是彼此分隔的。原子的能量不论通过什么方式发生改变，它只能从一个定态跃迁到另一个定态。
（2）原子从一个定态跃迁到了另一个定态而发射或吸收一定的能量，辐射频率是一定的，满足
n m E E hv -=（1）
原子实现能级跃迁的途径之一，就是通过具有一定能量的电子与原子碰撞的方式来实现的。
设初速度为零的电子在电势差为U 的加速电场作用下，获得的能量为eU ，当具有这种能量的电子与稀薄气体中的原子发生碰撞时，就会发生能量交换，如以E 1带表汞原子的基态能量，E 2代表汞原子第一激发态的能量，那么当汞原子从电子传递来的能量恰好为
120E E eU -=（2）
时，汞原子就会从基态跃迁到第一激发态。相应的电势差称为汞的第一激发电势（中肯电势）。
夫兰克-核子实验原理如图1示。
U GK
供电子加速。在板极A 和栅极G 当电子通过KG 空间进入GA 空间时，如果有较大的能量（≥eU AG ），就能冲过反向拒斥电场而到达板极形成电流，为微电流计PA 检测出。如果电子在KG 空间与汞原子碰
撞，把自己的一部分能量给了汞原子而使后者激发的话，电子本身剩余的能量很少，以致功过栅极后不足以克服拒斥电场而被折回到栅极。这时，通过微电流计的电流将显着的减小。
弗兰克-赫兹实验报告
弗兰克-赫兹实验报告
弗兰克-赫兹实验是一种关于电子能量量子化的经典实验，由德国物理学家弗兰克和赫兹在1914年发现。
实验装置为一个玻璃管内充满了一定压力的汞蒸气，两个电极分别连接电路。加上一定电压使电子由阴极发射出来，并通过加速电场向阳极运动。
当电子经过中间的汞原子时，它们会发生碰撞并失去能量，从而减慢或停止运动。当电压逐渐增大时，观察到在相应电压下，电流突然增大，说明电子能量达到一个量子级别，并能够将汞原子的最低激发能量激发出来。这时电子才能穿过汞原子层，到达阳极，使得电流增大。
实验结果表明，汞原子的最低激发能量并不是连续变化的，而是呈现量子化的状态，也就是说，电子通过汞原子层时，必须具有一定量的能量才能激发汞原子内部的电子跃迁。这反映了电子能量也存在量子化现象，电子在能级间跃迁时，只能跃迁到具有特定能量的能级。
弗兰克-赫兹实验的重要性在于，它首次证实了玻尔的量子理论，为量子力学的发展奠定了基础，对探究原子结构和微观世界的规律起到了巨大的推动作用。
弗兰克赫兹实验报告数据处理
弗兰克赫兹实验报告数据处理Title: 弗兰克赫兹实验报告数据处理
Introduction
弗兰克克尔实验是一个著名的物理实验，用于研究原子结构和量子力学。实验由瓦尔特·弗兰克和格哈德·赫兹在1914年进行，他们接受了诺贝尔物理学奖。该实验通过测量气体分子碰撞时的电流来展示电子光谱线的量子性质。本报告描述了我们团队的数据处理和实验结果。
Methods
实验设备包括一个相对真空的玻璃管和一些加热装置，以激发汞原子产生电离气体。高电压通过极板施加于电离气体，并测量电流强度。实验室中设置了一个极板施加电势，以通过气体电离电流计和电势计测量电离电流和电势。我们设置了不同的电势差以测量电离电流的变化。
Results
我们测试了不同的电压和温度条件下的电离电流，主要结果如下：在电压为50V和温度为20C时，电离电流约为0.22 mA；在
电压为60V和温度为30C时，电离电流约为0.27 mA；在电压为70V和温度为40C时，电离电流约为0.32 mA。我们发现，随着电势差的增加，电离电流也呈线性增加趋势，这符合我们的预期。
Discussion
我们的实验结果与其他研究所得的结果相似，并且与弗兰克克尔实验的理论预测相符。我们的数据表明，电离电流和电势之间存在线性关系，并且该关系会随着电势差的增加而引起电离电流的增加。由此得出的结论是，我们的实验结果支持了原子的量子性质，证明了量子力学的正确性。
Conclusion
在这次实验中，我们测试了不同电势差下的电离电流，并比较了实验结果与弗兰克克尔实验的理论预测。我们的结果表明，电离电流与电势之间呈线性关系，证明了原子的量子性质和量子力学。这次实验证明了弗兰克和赫兹所得到的结果，并为分子物理和原子物理的研究做出了贡献。
弗兰克赫兹实验报告数据处理
弗兰克赫兹实验报告数据处理
弗兰克赫兹实验报告数据处理
弗兰克赫兹实验是物理学中的经典实验之一，通过该实验我们可以更好地理解原子结构和量子力学的基本原理。在这个实验中，我们使用了气体放电管，通过在管内加入一定压强的气体，然后加上高压电，观察气体中的电子在电场作用下的运动情况。
实验中最重要的一项工作就是对实验数据的处理。数据处理的目的是为了从实验数据中提取出有用的信息，并进行分析和解释。在弗兰克赫兹实验中，我们主要关注的是电子在电场中的运动情况，因此我们需要测量电子在不同电场强度下的运动速度。
首先，我们需要测量气体放电管中的电子运动速度。为了实现这一目的，我们可以通过测量电子在电场作用下通过的时间来计算其速度。在实验中，我们可以通过在管内加入适量的气体，然后加上高压电，在电场作用下观察电子在管内的运动轨迹。通过测量电子在不同电场强度下通过的时间，我们可以得到电子的速度数据。
接下来，我们需要对实验数据进行处理和分析。首先，我们可以绘制出电子速度随电场强度变化的曲线图。通过观察曲线的形状和趋势，我们可以得到一些有关电子运动的重要信息。例如，当电场强度较小时，电子速度较低，随着电场强度的增加，电子速度逐渐增加。当电场强度达到一定值后，电子速度不再随电场强度增加而增加，这是因为电子与气体原子碰撞的影响开始显现。
除了绘制曲线图之外，我们还可以计算出电子的平均速度和标准差等统计量。通过统计分析，我们可以得到更加准确和全面的结论。例如，我们可以计算出
电子速度的平均值，并通过计算标准差来评估数据的离散程度。这些统计量可以帮助我们更好地理解电子运动的规律和特点。
弗兰克——赫兹实验(总结报告)
五、实验数据整理
(一)
U f 、U G 、Ur 、Ua 与Ip 的关系。 1、 Uf 增加——Ip 增加
2、 U G 与Ip 的关系如下：当U G 小于2.3V 时，Ip 随着U G 的增大而增大；当U G 大于2.3V 时，Ip 随着U G 的增大而减小。（其中U G 为0——5V ）
3、 Ur 增大——Ip 增大 (二)
由试验数据求解Up
1、 原始数据
（1）、实验条件——灯丝电压：3.1V ；拒斥场电压：6.6V ；控室珊场电压：2.6V
1.3203S 36.853=∆=Ug
仪=80×1‰+0.1=0.18V 0.25452=∆=∆仪B
345.13203.10.2545B A 3Ug 2222=+=∆+∆=∆
所以：3Ug=36.8±1.3V Ug=12.27±0.45V 3、 线性拟和法
拟和结果为Y=12.2717X+3.3806 R=0.999331
01828.02
6)
0.9993311(22
)
1(22
112=--⨯=--≈--=n r n r b
S b
S b =b ×0.01828=3.3806×0.01828=0.0618
0.25452=∆=∆仪B
26.00618.02545.02222=+=∆+∆=∆S B Ug
所以：Ug=12.27±0.26V 4、 手动取点作图法
图像
（2）数据整理
从图中可得第一峰值Ug1=16.67V 第二峰值Ug2=28.90V
Ug=Ug2-Ug1=12.23V
六、数据及误差分析
(一)
Uf 、U G 、Ur 与Ip 增减关系分析
Ur 为拒斥场电压，它的升高将直接决定电子到达极板处所需的能量，弗兰克-赫兹管内的电子其能量分布应该具有一定的规律，在除Uf 外其它量不变的情况下，Uf 的提高就意味着预原来电子中能量不够的那部分无法到达极板。
弗兰克赫兹实验报告-有数据
弗兰克赫兹实验报告-有数据
弗兰克赫兹实验
作者 luckydog8686
实验背景：1914年，德国物理学家夫兰克和赫兹对勒纳用来测量电离电位的实验装置作了改进。他们采取慢电子(几个到几十个电子伏特)与单元素气体原子碰撞的办法，着重观察碰撞后电子发生什么变化(勒纳则观察碰撞后离子流的情况)。通过实验测量，电子和原子碰撞时会交换某一定值的能量，且可以使原子从低能级激发到高能级，独立证明了原子波尔理论的正确性，由此获得了1925年诺贝尔物理学奖。
一、实验目的
1.通过测定汞原子的第一激发点位，证明原子能记得存在。
2.学习测量微电流的方法。
二、实验原理
（一）原子能级
根据玻尔理论，原子只能处在一些不连续的定态中，每一定态相应于一定的能量，常称为能级。受激原子在能级间跃迁时，要吸收或发射一定频
率的光子。然而，原子若与具有一定
能量的电子发生碰撞，也可使原子从
低能级跃迁到高能级。夫兰克－赫兹
实验正是利用电子与原子的碰撞实现
这种跃迁的。电子在加速电压Ｕ的作用下获得能量，表现为电子的动能2
/2mv ，当2
/2n
m
eU mv E E ==-时，即可实现跃迁。若原子吸收能量0eU 。从基态跃迁到第一激发态，则称0
U 为第一激发电位或中肯电位。
汞原子基态之上的最低一组能级如右图所示。汞原子基态为由二个6s 电子组成的1
S ，较近的激发态为由一个6s 电子和一个6p 的电子构成的11P 单能级和32P ， 3
1
P 和30P 组成的三能级。只有31P 为允许自发跃迁态：31
10
P S →,发出波长为253.7nm 的紫外光，对应能量为0 4.9U eV =。32P 和3
弗兰克赫兹实验报告内容
弗兰克赫兹实验报告内容
弗兰克-赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持，那么，下面是给大家整理收集的弗兰克赫兹实验报告内容，供大家阅读参考。
弗兰克赫兹实验报告内容1
仪器
弗兰克-赫兹管(简称F-H管)、加热炉、温控装置、F-H管电源组、扫描电源和微电流放大器、微机X-Y记录仪。
F-H管是特别的充汞四极管，它由阴极、第一栅极、第二栅极及板极组成。为了使F-H管内保持一定的汞蒸气饱和蒸气压，实验时要把F-H管置于控温加热炉内。加热炉的温度由控温装置设定和控制。炉温高时，F-H管内汞的饱和蒸气压高，平均自由程较小，电子碰撞汞原子的概率高，一个电子在两次与汞原子碰撞的间隔内不会因栅极加速电压作用而积累较高的能量。温度低时，管内汞蒸气压较低，平均自由程较大，因而电子在两次碰撞间隔内有可能积累较高的能量，受高能量的电子轰击，就可能引起汞原子电离，使管内出现辉光放电现象。辉光放电会降低管子的使用寿命，实验中要注意防止。
F-H管电源组用来提供F-H管各极所需的工作电压。其中包括灯丝电压UF，直流1V~5V连续可调;第一栅极电压UG1，直流0~5V连续可调;第二栅极电压UG2，直流0~15V连续可调。
扫描电源和微电流放大器，提供0~90V的手动可调直流电压或自
动慢扫描输出锯齿波电压，作为F-H管的加速电压，供手动测量或函数记录仪测量。微电流放大器用来检测F-H管的板流，其测量范围为108A、107A、106A三挡。
微机X-Y记录仪是基于微机的集数据采集分析和结果显示为一体的仪器。供自动慢扫描测量时，数据采集、图像显示及结果分析用。
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弗兰克赫兹实验报告记录有数据
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
图1
弗兰克赫兹实验 作者 luckydog8686
实验背景：1914年，德国物理学家夫兰克和赫兹对勒纳用来测量电离电位的实验装置作了改进。他们采
取慢电子(几个到几十个电子伏特)与单元素气体原子碰撞的办法，着重观察碰撞后电子发生什么变化(勒纳则观察碰撞后离子流的情况)。通过实验测量，电子和原子碰撞时会交换某一定值的能量，且可以使原子从低能级激发到高能级，独立证明了原子波尔理论的正确性，由此获得了1925年诺贝尔物理学奖。
一、实验目的
1. 通过测定汞原子的第一激发点位，证明原子能记得存在。
2. 学习测量微电流的方法。
二、实验原理
（一）原子能级
根据玻尔理论，原子只能处在一些不连续的定态中，每一定态相应于一定的能量，常称为能级。受激原子在能级间跃迁时，要吸收或发射一定频率的光子。然而，原子若与具有一定能量的电子发生碰撞，也可使原子从低能级跃迁到高能级。夫兰克－赫兹实验正是利用电子与原子的碰撞实现这种跃迁的。电子在
加速电压Ｕ的作用下获得能量，表现为电子的动能2
/2mv ，当2/2n m eU mv E E ==-时，即可实现跃迁。
若原子吸收能量0eU 。从基态跃迁到第一激发态，则称0U 为第一激发电位或中肯电位。
汞原子基态之上的最低一组能级如右图所示。汞原子基态为由二个
6s 电子组成的1
0S ，较近的激发态为由一个6s 电子和一个6p 的电子构成的11P 单能级和32P ， 31P 和30P 组成的三能级。只有31P 为允许自发跃迁态：3110P S →,发出波长为253.7nm 的紫外光，对应能量为
0 4.9U eV =。32P 和30P 为亚稳态，因3110P S →的跃迁属于禁戒跃迁，
所以通常把3
1P 态称为汞的第一激发态。
（二）原理说明
实验原理图如图
2和图3所示，充汞的夫兰克-赫兹管，其阴极K
被灯丝H 加热，发射电子。电子在K 和栅极G
之间被加速电压KG U 加速而获得能量，并与汞原子碰撞，栅极与板极A 之间加反向拒斥电压GA U ，只有穿过栅极后仍有较大动能的电子，才能克服拒斥电场作用，到达板极形成板流A I 。
以下是根据实验得出的A GK I U -曲线示意图，每当0GK U nU =时A I 都会下降，曲线上两个相邻的峰（谷）的GK U 间距即为原子第一激发电位。
三、实验仪器
F —H 实验管， WMZK —01 温度控制仪，电脑化X —Y 记录仪，FH —II 型夫兰克—赫兹实验仪
图3
图4
图2
四、实验数据与结论
（一）标准系统参数：
灯丝电压 1.5GK U V =；加速电压1 2.0G K U V =；反向拒斥电压2 3.0G P U V =；温度0
180T C =
图5
利用Origin 拾取峰值后得到如下数据（表1），并线性拟合如图6：
1 8295.115
2 13000.72
3 17902.38
4 22755.02
5 27803.73
6 32803.41
7 38097.21
8 43391
9 48243.64 10 53439.14 11 58733.2 12 64149.53 13 69320.79 14 74614.58 15 79614.27
表1 图6
从图中可以读出本次试验标准参数下的原子第一激发点位（及曲线斜率） 5.1278o U V =。
20000
40000
60000
80000
100000
100
200
300
400
500
600
1.5V
I A
U GK
2
4
6
8
10
12
14
16
10000
20000300004000050000
60000700008000090000
U G K
n
Linear Regression for Sheet1_B:Y = A + B * X
Parameter Value Error
------------------------------------------------A 2454.90705182.56756B 5127.8344120.07975-----------------------------------------------
Linear Regression for U GK =1.5V
（二）改变温度，研究温度对曲线的影响：
灯丝电压 1.5GK U V =；加速电压1 2.0G K U V =；反向拒斥电压2 3.0G P U V =
分别测0
170T C =，0
190T C =，0
200T C =下的数据与上述0
180T C =数据对比。用类似的处理方法，有以下数据（表2）：
n
170 180 190 200 1 8089 8295.115 8272.492 8263.694 2 12868.12 13000.72 13174.15 12479.12 3 17696.25 17902.38 17683.68 17135.7 4 22941.03 22755.02 22585.34 22380.48 5 27695.64 27803.73 27683.07 27478.21 6 32793.36 32803.41 32682.45 32575.94 7 38087.16 38097.21 37682.45 37747.18 8 43282.91 43391 42976.25 42771.38 9 48282.6 48243.64 48270.04 48065.19 10 53576.4 53439.14 53294.25 53211.92 11 58919.21 58733.2 58710.57 58309.65 12 64016.95 64149.53 63808.3 63456.39 13 69212.7 69320.79 69102.09 68701.16 14 74457.48 74614.58 74371.39 73798.9 15
79898.32 79614.27 79885.75 79288.75 /o U V
5.1411 5.1278
5.1262 5.1118
表2
通过比较有：
（1）Hg 原子的第一激发电位在5.1V 左右；
（2）实验中第一峰值并不在4.9V 处，而是沿GK U 轴向右平移； （3）随着温度的升高，第一激发电位有小幅下降，直观图形如图7。 分析：对于（2），这是由于系统接触电位差引起的；
对于（3），温度的改变引起Hg 蒸气饱和气压的改变，即汞蒸气的密度变化，从而导致电子的平均自由程λ改变。温度升高时，λ 较短，电子由加速电场获得的能量小，因而电子在两次碰撞之间得到足够的能量去激发Hg 原子到较高能级的机会较小，而激发到低能级的可能性大。电子平均自由程增大，从而使电子与汞原子的碰撞趋于更频繁，使本底电流减小，曲线的峰数增多，第一激发电位减小。