《实验课夫兰克赫兹实验》PPT课件
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弗兰克赫兹实验30页PPT
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
弗兰克赫兹实验
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
PPT-弗兰克-赫兹实验
E≥e•VG2A 时 ： 电 子 穿 越 板 极 A 形成电流，且随着VG2K的增大， 能电流够I穿A增越大的！电子数量越来越多，IA-UG2K曲线
第一激发电位与电流变化的关系
原子第一激 发电位等于 相邻两个峰 电流（或谷 电流）对应 的电压差。
U0 U0 U0 U0 U0
2K曲线
电流显示
实验原理——弗兰克赫兹实验
UG2K=U3
UG2K=U1 电子与原子U第G2K一=U2
与原子碰撞交出能量的电 子数量增多，能量损失后
氩原子
次碰撞，将eU0能 量传递给原子
未能穿越板极A，电流减 小！
弗兰克－赫兹实验线路原理图
与原子碰撞后剩余能量足以穿 越板极A的电子数量增多，电 流增大！
E≤e•VG2A 时 ： 电 子 未 能穿越板极A形成电流， 栅极电流为零！
弗兰克-赫兹实验
基础部-物理实验室
弗兰克-赫兹简介
海因里希•鲁道夫•赫兹，德国物理学家， 于 1888 年 首 先 证 实 了 电 磁 波 的 存 在 ， 并 对 电磁学有很大贡献，故频率的国际单位制单 位“赫兹”以他的名字命名。
弗兰克-赫兹实验简介
原子能级的存在最早是从光谱学的研究 中推断出来的。1914年，弗兰克和赫兹采 用慢电子和稀薄气体原子碰撞的方法，测 得原子吸收或发射的能量是不连续的，从 而证明了原子能级的存在，弗兰克和赫兹 也由于这一杰出的贡献共同获得了1925年 的诺贝尔物理学奖。
一激发电位U0。 3、按下“自动/手动”键，将数据清零。
思考题
1、为什么相邻电流峰值对应的电压之差就 是第一激光电位？
答：当电子能量达到eUG2K (UG2K>U0) 时，与所测原子（ 例如氩原子）碰撞从而失去eU0的能量，由于存在拒斥电 压，电子将不能够穿越板极形成电流，电流下降形成第一 个峰。当电子能量UG2K>2U0时，电子在G2K之间又会因第 二次非弹性碰撞而失去能量2eU0 ，于是出现第二个峰值 。根据上述分析可知，能量转移随着加速电压的增加而呈 现周期性的变化，所以电流峰值对应的电压差就是第一激 发电位。
夫兰克赫兹实验PPT课件
第4页/共15页
夫兰克—赫兹管的构造原理如图1所示。
在夫兰克-赫兹管中充待测气体，灯丝电源Vf给灯丝和 阴极K加热，电子由热阴极K发出，阴极K和第一栅极G1 之间的加正电压，其作是消除电子在阴极附近的堆积效 应，起到控制电子流大小的作用。第二栅极的加速电压 使电子加速，在阳极P和栅极G之间加有反向拒斥电压。
交换 态能量，
子的 那么
基态能量 当该气体
、原E子2代接表受
从电子传递来的能量恰好为
eU0=E2-E1 时，气体原子就会从基态跃迁到第一激发态。而 相 (或应称的中电肯势电差势U)。0称测为定该出气这体个元电素势的差第U一0，激就发可电以势 根据上式求出基态和第一激发态之间的能量差了。
hn = Em-En 式中h为普朗克常数,其公认值为：h=6.63×10-34 J·S
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为了使原子从低能级向高能级跃迁，可 以通过让具有一定能量的电子与原子相碰撞进行 能量交换的办法来实现。
设初速度为零的电子在电势差为U。的加速电
场作用下，获得能量eU。当具有这种能量的电
子与稀薄气体的原子发生碰撞时，就会发生能量
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管内空间电势分布 如图2所示。
当电子通过空间进入空间时，如果有较大的能量 (≥eUP-UG2)，就能冲过反向拒斥电场而到达阳极形成 阳极电流IP，为微电流计检出。如果电子在空间与待测 气体原子碰撞，把自己一部分能量给了待测气体原子 而使后者激发的话，电子本身所剩余的能量就很小， 以至通过第二栅极后已不足以克服拒斥电场而被折回 到第二栅极。这时，通过电流计的电流就将显著减小。
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如果第二栅极电压继续增加， 电子的能量又随之增加，在与 气体原子相碰撞后还留下足够 的能量，可以克服反向拒斥电 场而达到阳极P，这时电流又 开始上升。直到电子的能量
《实验课夫兰克赫兹实验》PPT课件
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.
1.波尔简介 背 景 知 识
尼尔斯·玻尔 〔Niels Bohr,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年以有关水的外 表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。
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”
物 理 过 程
电子碰撞前后速度不变
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！
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 IAUG2K 曲线，
【数据与结果】
1、根据表格表2，详细记录实验条件和相应的IA ~U值G2，K 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〕
UG2K(V) 10.0
10.5
物 理 过 程
电子碰撞后速度变慢，原子会辐射光子
K
G2 A
IA
U1 U1 U1 U1 U1
UG2
U1:原子的第一激发电势(电位11.5V)
《弗兰克赫兹实验》课件
《弗兰克赫兹实验》PPT 课件
本课件将介绍弗兰克赫兹实验的原理、目的、步骤以及结果分析，旨在向大 家详细介绍这一重要的实验，并展示其影响。
实验介绍
弗兰克赫兹实验是由弗兰克和赫兹于1914年首次进行的，它利用射线与气体 原子的碰撞来研究能量的传递与吸收，揭示了原子层能级结构的重要信息。
实验目的
这个实验的目的是验证玻恩模型中的能级理论，探究原子的能量传递与吸收特性，以及通过对气体的激 发和离子化过程，对原子层能级结构进行研究。
弗兰克赫兹实验的成果与量子 力学理论相结合，促进了量子 力学的研究与应用。
科学研究与实践
借鉴弗兰克赫兹实验的思路和 方法，可以在其他领域进行类 似的实验，推动科学研究的备
搭建弗兰克赫兹实验所需的实验装置，包括真空室、电子枪、气体放电管等。
2
能量变化观察
通过变化加速电压和测量电流的方式，观察气体原子在能量吸收与传递过程中的 特性。
3
数据记录与分析
记录实验数据并进行分析，包括能量峰值的出现、电流的变化等，得出相关结论。
实验结果分析
能量峰值
观察到在某些能量值下，电流会发生显著变 化，形成能量峰值，这证实了原子能级结构 的存在。
2 仪器检查
每次进行实验前，需仔细检查实验装置的各个部件是否正常工作，以确保实验结果的准 确性。
3 精确测量
在进行实验时，要使用精准的测量仪器，并注意测量的准确性，以获取可靠的实验结果。
实验延伸
原子模型研究
利用弗兰克赫兹实验的结论， 可以深入研究原子的结构和性 质，推动原子物理学的发展。
量子力学应用
能级跃迁
实验结果表明，气体原子在能量吸收过程中 发生了能级跃迁，电子从低能级跃迁到高能 级。
本课件将介绍弗兰克赫兹实验的原理、目的、步骤以及结果分析，旨在向大 家详细介绍这一重要的实验，并展示其影响。
实验介绍
弗兰克赫兹实验是由弗兰克和赫兹于1914年首次进行的，它利用射线与气体 原子的碰撞来研究能量的传递与吸收，揭示了原子层能级结构的重要信息。
实验目的
这个实验的目的是验证玻恩模型中的能级理论，探究原子的能量传递与吸收特性，以及通过对气体的激 发和离子化过程，对原子层能级结构进行研究。
弗兰克赫兹实验的成果与量子 力学理论相结合，促进了量子 力学的研究与应用。
科学研究与实践
借鉴弗兰克赫兹实验的思路和 方法，可以在其他领域进行类 似的实验，推动科学研究的备
搭建弗兰克赫兹实验所需的实验装置，包括真空室、电子枪、气体放电管等。
2
能量变化观察
通过变化加速电压和测量电流的方式，观察气体原子在能量吸收与传递过程中的 特性。
3
数据记录与分析
记录实验数据并进行分析，包括能量峰值的出现、电流的变化等，得出相关结论。
实验结果分析
能量峰值
观察到在某些能量值下，电流会发生显著变 化，形成能量峰值，这证实了原子能级结构 的存在。
2 仪器检查
每次进行实验前，需仔细检查实验装置的各个部件是否正常工作，以确保实验结果的准 确性。
3 精确测量
在进行实验时，要使用精准的测量仪器，并注意测量的准确性，以获取可靠的实验结果。
实验延伸
原子模型研究
利用弗兰克赫兹实验的结论， 可以深入研究原子的结构和性 质，推动原子物理学的发展。
量子力学应用
能级跃迁
实验结果表明，气体原子在能量吸收过程中 发生了能级跃迁，电子从低能级跃迁到高能 级。
大学物理基础实验夫兰克赫兹实验PPT课件
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图２ Ａr原子的IP-U2特性曲线
U2(V)
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[实验步骤 ]
连接好各组工作电源线，仔细检查，确定无误 打开电源，将实验仪预热20～30分钟
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[注意事项]
• 仪器应该检查无误后才接通电源。 • 灯丝电压VF不宜放得过大，一般在2V左右，如电流偏小再适当增加。 • 要防止F-H管击穿（电流急剧增大），如发生击穿应立即调低电压VG2以免损
坏F-H管。 • 实验完毕，立即将VG2K电压快速归零
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[数据处理]
JAMES FRANCK （夫兰克） (1882-1964)
GUSTAV HERTZ（赫兹） (1887-1975)
第2页/共25页
背景
• 夫兰克一赫兹实验至今仍是探索原子结构的重 要手段之一，实验中用的“拒斥电压”筛去小 能量电子的方法，己成为广泛应用的实验技术。
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[目的]
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节电压源VG2K，，到82V止。记录下每个VG2K的值和 对应的电流值IA 【注：为保证实验数据的唯一性，VG2K的值必须从小到
大单向调节，不可在过程中反复；记录完成最后 一
组数据后，立即按“启动键”将VG2K电压快速 归零。】 • VG2K电压归零等候5分第钟19，页/共重25复页 上述步骤，再次测量
N．Bohr （波尔）
(1885-1962)
弗兰克_赫兹实验PPT展示
谢谢观看！
再见
28.0
20.4 32.8 38.0 39.5 18.0 44.9 25.8 50.4 37.9 55.5 50.0
28.5
10.0 33.5 20.6 39.9 18.2 45.0 24.0 50.5 37.8 55.8 50.0
28.9
6.1 34.0 11.8 40.0 18.0 45.2 24.8 50.6 38.0 56.0 49.4
29.0
5.8 34.4 11.8 40.5 29.0 45.5 24.8 51.0 43.0 56.1 50.2
29.1
6.8 34.5 10.0 41.0 39.8 46.0 41.2 51.5 54.0 56.5 59.0
29.5
9.0 34.6 11.8 41.5 50.0 46.5 52.0 52.0 66.0 57.0 61.0
实验曲线的物理分析
对于第一个问题,弗兰克赫兹管 设置了第一栅极,通过第一栅极电压 的作用,来改善这一状况
控制栅G1 加速栅G2 板极 P 灯丝F 阴极 K
弗兰克赫兹管
实验曲线的物理分析
实验结论
1 峰点连线 从数学角度看,极板电流与加速电压关系曲线的峰 点连线是一条直线。进一步的分析研究证实,该直线既 不依赖于灯丝电压的变化,也不依赖于拒斥电压的变化, 应该是某种固有性质的表现。考虑到该直线的斜率具 有电导的量纲,且在误差范围内该直线经过坐标原点。 所以,该直线斜率代表的是弗兰克赫兹管的临界电导 (即临界状态下的电导).
实验曲线Байду номын сангаас物理分析
2 谷底高度 曲线的谷底均不在横坐标轴上,而具有一定的高度. 这一特征表明,即使是在热电子与气体原子发生碰撞损失 能量的高峰期,极板电流也不为0.此时,极板电流由那些没 有因碰撞而损失能量的热电子的贡献所致,称之为谷底电 流。从实验结果来看,有以下特点: 1)第一个谷底为电子不发生一次碰撞的概率,第二个谷 底为电子不发生一次碰撞的概率与发生一次碰撞但不发生 二次碰撞的概率之和,以此类推; 2)前三个谷底均较为偏低,反映出热电子在与气体原子 发生碰撞损失能量的过程中,发生1~3次连续碰撞的概率最 大,之后越来越小.
基础物理实验课件 hezi
1.1 夫兰克-赫兹实验1913年，丹麦物理学家玻尔（N．Bohr）提出了一个氢原子模型，并指出原子存在能级。
该模型在预言氢光谱的观察中取得了显著的成功。
根据玻尔的原子理论，原子光谱中的每根谱线表示原子从某一个较高能态向另一个较低能态跃迁时的辐射。
1914年，德国物理学家夫兰克（J．Franck）和赫兹（G. Hertz）对勒纳用来测量电离电位的实验装置作了改进，他们同样采取慢电子（几个到几十个电子伏特）与单元素气体原子碰撞的办法，但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。
直接证明了原子发生跃变时吸收和发射的能量是分立的、不连续的，证明了原子能级的存在，从而证明了玻尔理论的正确。
由而获得了1925年诺贝尔物理学奖金。
夫兰克一赫兹实验至今仍是探索原子结构的重要手段之一，实验中用的“拒斥电压”筛去小能量电子的方法，己成为广泛应用的实验技术。
1.1.1 实验原理1．激发电位玻尔提出的原子理论指出：（1）原子只能较长地停留在一些稳定状态（简称为定态）。
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另一个定态而发射或吸收辐射时，辐射频率是一定的。
如果用E m和E n分别代表有关两定态的能量的话，辐射的频率ν决定于如下关系：h ν＝E m －E n（1－1－1）式中，普朗克常数h = 6．63 ×10-34J·s为了使原子从低能级向高能级跃迁，可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换的办法来实现。
设初速度为零的电子在电位差为U0的加速电场作用下，获得能量eU0。
当具有这种能量的电子与稀薄气体的原电子与原子（比如十几个乇的氩原子）发生碰撞时，就会发生能量交换。
原子物理课件 第4节 夫兰克—赫兹实验
IA
4.68 4.9
5.29 5.78 6.73
KG间的电压 间 1
电离电势的测定 实验装置： 是发射电子的热阴极 是发射电子的热阴极、 是圆形金属网 是圆形金属网、 是圆形 实验装置：K是发射电子的热阴极、G是圆形金属网、A是圆形 阳极， 和 同电位 同电位， 维持一定的电压 维持一定的电压， 阳极，G和A同电位，GK维持一定的电压，圆柱网下底的中央 开一孔，盖一层金属网G 外另有一热阴极K 开一孔，盖一层金属网 1，G1外另有一热阴极 1。 实验分成两个步骤： 实验分成两个步骤： 1. KG维持固定电压，逐渐增加 的电流 维持固定电压， 维持固定电压 逐渐增加K的电流 起初KG间的电流上升，后来停止增加。 起初 间的电流上升，后来停止增加。 间的电流上升 这是由于： K的电子发射量较大时 的电子发射量较大时， 这是由于：当K的电子发射量较大时， 它周围有大量的电子拥挤着， 它周围有大量的电子拥挤着，不能很 快地向A极疏散 从而限制了K上电子 极疏散， 快地向 极疏散，从而限制了 上电子 的发射，使发射量不再增加。 的发射，使发射量不再增加。 2、由小加大K1G1间的电压 、由小加大 阴极K1所发的电子就被加速而进入GG1 阴极 所发的电子就被加速而进入 容器内，一旦K 容器内，一旦 1G1间的电压达到某数 值之后， 电流计突然增加 电流计突然增加。 值之后，KG电流计突然增加。 阴极
§2.4、夫兰克-赫兹实验 2.4、夫兰克-
1913年，玻尔提出了一个氢原子模型，这已被氢原子光谱和其 年 玻尔提出了一个氢原子模型， 它原子光谱的实验规律所证实。此外， 它原子光谱的实验规律所证实。此外，还可以用其它方法来证 实玻尔理论。 实玻尔理论。 1914年，德国物理学家夫兰克和赫兹采取慢电子（几个到几十 年 德国物理学家夫兰克和赫兹采取慢电子（ 夫兰克和赫兹采取慢电子 个电子伏特）与单元素气体原子碰撞的方法， 个电子伏特）与单元素气体原子碰撞的方法，观察测量到了汞 著名的F-H实验。 实验。 的激发电位和电离电位，这就是著名的 的激发电位和电离电位，这就是著名的 实验 通过实验观测，直接证明了原子发生跃迁时吸收和发射的能量 通过实验观测， 是分立的、不连续的；证明了原子能级的存在， 是分立的、不连续的；证明了原子能级的存在，证明了玻尔第 一假设的正确性；为玻尔的原子结构理论的假说提供了有力的 一假设的正确性； 实验证据；为此他们分享了1925年的诺贝尔物理学奖。 年的诺贝尔物理学奖。 实验证据；为此他们分享了 年的诺贝尔物理学奖 他们的实验方法至今仍是探索原子结构的重要手段之一。 他们的实验方法至今仍是探索原子结构的重要手段之一。研 究原子结构的主要途径有两个，一是利用光谱推测原子结构； 究原子结构的主要途径有两个，一是利用光谱推测原子结构； 二是利用碰撞研究原子的结构。 二是利用碰撞研究原子的结构。
夫兰克-赫兹实验A 原子分子物理技术及应用 教学课件
本实验是做一个与夫兰克-赫兹的原始实验 类似的实验来测定氩元素的第一激发电位， 验证原子能级的存在。
首先通过具有一定能量的电子与氩原子碰撞， 进行能量交换而实现氩原子从基态到高能态 的跃迁。设氩原子的基态能量为E1 ，第一 激发态的能量为E2 ，初速为零的电子在电 位差为U0 的加速电场作用下，获得能量为 eU0 ，
IP ~ VG2K曲线
IP(10-8)
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图２ Ａr原子的IP-U2特性曲线
U2(V)
原子的激发电位
随着VG2K的增加，电子能量增加。当电 子与氩原子碰撞后还留下足够的能量， 可以克服G2P空间的减速场而到达板极P， 此时板极电流将开始上升。如果电子在 ∆E KG2空间得到的能量 eU2 =2 ∆E，电子 在KG空间会因二次非弹性碰撞而失去能 量，而造成第二次板极电流下降。在U2 较高的情况下，电子在飞向栅极的路程 中，将与原子发生多次非弹性碰撞、只 要U2 = n ∆ E（ n=1， 2，…），就发 生这种碰撞。在IP ~ U2曲线上将出现多 ∆E 次下降。对于氩，曲线上相邻两峰（或 谷）对应的U0之差，即为原子的第一激 发电位。
e VG2K =∆E e VG2K =2∆E
[实验仪器]
F-H实验装置包括F-H管、稳压电源、扫描 电源和微电流测试仪等部分。
稳压电源输出三组电压，分别提供灯丝电压VF、 控制栅电压VG1A和减速电压VG2A。
加速电压VG2K由扫描电源供给，输出波形为锯齿 波，扫描分为手动和自动两种。实验时采用手动。
franck hertz实验幻灯片PPT
一、开篇设问●预备问题（针对实验原理、仪器操作等）
1.什么是能级？玻尔的能级跃迁理论如何描述 ？ 2.夫兰克一赫兹管的结构是怎样的？ 3.简单说明VF 、V G1K 、VG2K、 VG2P的作用? 4.夫兰克一赫兹管的板极电流曲线如何解释？ 5.夫兰克赫兹试验测量汞原子第一激发态能量的原理？
●学生容易出错的问题
James Franck （1882～1964）：
1882年8月26日生于汉堡。1906年获柏林大学博
士学位。1917年起任威廉皇帝物理化学研究所物理部
主任。1921年受聘为格丁根934年移民美国，1935及
1938年先后任约翰－霍布金斯大学和芝加哥大学教授。
1955年因光合作用方面研究的贡献获得美国科学院勋
性．1912～1914年他和G．L．赫兹（1887～1975）进行了一系列
实验，利用电场使热阴极电子加速，获得能量并与管中采蒸气原
子发生碰撞，实验发现电子能量末达到某一临界值时，电子与汞
原子发生弹性碰撞，电子不损失能量；当电子能量达到某一临界
值时，发生非弹性碰撞，把电子的一定能量传递给汞原子，使后
者激发，可以观察到汞原子跃迁的发射谱线．
玻尔的理论解释氢原子光谱取得了相当圆满的结果,在说明星体 光谱中某些线系的起源方面纠正了流行的看法,其中的定态概念假设 得到了越来越确切的实验验证, 某些理论预见也得到了实验的证实, 成就十分巨大。但是, 这种理论还不能很好地说明其他元素的光谱, 无法说明光谱线的强度和偏振,而玻尔的宏伟目标却从一开始就是要 说明各种原子和分子的形形色色的物理性质和化学性质,特别是说明 显示这些性质的变化情况的元素周期表。
有何影响？ 3.IP～UG2K曲线为什么呈周期性变化？曲线的峰值为什么
1.什么是能级？玻尔的能级跃迁理论如何描述 ？ 2.夫兰克一赫兹管的结构是怎样的？ 3.简单说明VF 、V G1K 、VG2K、 VG2P的作用? 4.夫兰克一赫兹管的板极电流曲线如何解释？ 5.夫兰克赫兹试验测量汞原子第一激发态能量的原理？
●学生容易出错的问题
James Franck （1882～1964）：
1882年8月26日生于汉堡。1906年获柏林大学博
士学位。1917年起任威廉皇帝物理化学研究所物理部
主任。1921年受聘为格丁根934年移民美国，1935及
1938年先后任约翰－霍布金斯大学和芝加哥大学教授。
1955年因光合作用方面研究的贡献获得美国科学院勋
性．1912～1914年他和G．L．赫兹（1887～1975）进行了一系列
实验，利用电场使热阴极电子加速，获得能量并与管中采蒸气原
子发生碰撞，实验发现电子能量末达到某一临界值时，电子与汞
原子发生弹性碰撞，电子不损失能量；当电子能量达到某一临界
值时，发生非弹性碰撞，把电子的一定能量传递给汞原子，使后
者激发，可以观察到汞原子跃迁的发射谱线．
玻尔的理论解释氢原子光谱取得了相当圆满的结果,在说明星体 光谱中某些线系的起源方面纠正了流行的看法,其中的定态概念假设 得到了越来越确切的实验验证, 某些理论预见也得到了实验的证实, 成就十分巨大。但是, 这种理论还不能很好地说明其他元素的光谱, 无法说明光谱线的强度和偏振,而玻尔的宏伟目标却从一开始就是要 说明各种原子和分子的形形色色的物理性质和化学性质,特别是说明 显示这些性质的变化情况的元素周期表。
有何影响？ 3.IP～UG2K曲线为什么呈周期性变化？曲线的峰值为什么
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UG2(V)
求相对误差Er，理论值11.55V.
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。
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，
I A UG2K
【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， I A ~ U G2K
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）
UG2K (V)
• 尼尔斯·玻尔 （Niels Bohr,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。
大学物理实验
弗兰克-赫兹实验
海南大学物理实验室
弗兰克
G.赫兹
(James Franck ,1882-1964) (Gustav Hertz ,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.
1.波尔简介 背 景 知 识
(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：
Em En
式中 为普朗克常量．
hv Em En
h
4.弗兰克-赫兹杰出贡献
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。
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”
物 理 过 程
电子碰撞前后速度不变
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！
物 理 过 程
电子碰撞后速度变慢，原子会辐射光子
K
G2 A
IA
U1 U1 U1 U1 U1
UG2
U1:原子的第一激发电势(电位11.5V)
实验仪器
IA
1、FB808A微机型弗兰 克-赫兹实验仪
2、双踪示波器
U1 U1 U1 U1 U1
UG2
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
10.0
10.5
11.0
11.5
…...
85.0
I A (nA)
…...
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。
实验曲线-用坐标纸
IP(10-8A)
50
VG2-IP特性曲线
45
40
35
30
25
20
15
1050来自010pm
i
S
2.玻尔的氢原子理论：
①.电子轨道半径的量子化：
rn n2r1 , n 1,2,3,... r1 0.5291010 m, 玻尔半径a0
②.原子能量的量子化：
En
13.6 n2
eV,
n 1,2,3,...
3.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；
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