《实验课夫兰克赫兹实验》PPT课件

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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。
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
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
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
10
5
0
0
10
(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。
物 理 过 程
电子碰撞后速度变慢，原子会辐射光子
K
G2 A
源自文库
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
pm
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；
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！
• 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。
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)