弗兰克―赫兹实验报告

1广东第二师范学院学生实验报告院（系）名称物理与信息工程系班别B姓名曾庆艺专业名称物理教育学号14550600107实验课程名称近代物理实验实验项目名称弗兰克—赫兹实验实验时间2017年4月27日实验地点物理楼五楼实验成绩指导老师签名内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得一、实验目的：了解弗兰克和赫兹研究研究原子内部能量量子化的基本思想和方法；了解电子和原子碰撞和能量交换过程的微观图像，以及影响这个过程的主要物理因素。二、实验室用仪器和材料：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等。三、实验原理：1、波尔的原子理论a）原子的量子化定态b）辐射的频率法则hv=Em-En2、电子与原子碰撞传递能量：a）电子速度低时，发生弹性碰撞，原子内部能量不变b）电子速度大时，eV=E0-E1，发生弹性碰撞，电子能量全部转变为原子内部能量c）电子速度再被加大，eVE2-E1，但原子吸收∆E=E2-E1d）当eV=2(E2-E1)在第二次碰撞中被吸收3、2其中，VF=1.90V,VG1=1.60V,VG2=9.60V四、实验步骤：1.正确连接线路2.启动预热与控温，使加热炉温度稳定在适当值，以保证在此温度下有利于电子激发汞原子，并将激发到高能态和电离的概率限制到最小（在炉温未到设定值时，先不通电测量）3.手动调节，记录数据。4.绘制Ip-VgK图。五、实验数据整理与归纳：VG2K0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00IP0.060.060.060.060.060.060.060.060.060.07VG2K1.101.101.101.101.101.101.101.101.101.10IP0.100.140.190.250.320.380.410.430.440.45VG2K1.101.201.301.401.501.601.701.711.721.73IP0.460.140.190.250.320.380.410.430.440.45VG2K1.741.751.761.771.781.791.801.811.821.83IP0.460.460.460.470.470.470.480.480.480.48VG2K1.841.851.861.871.881.891.902.002.102.20IP0.480.480.480.480.470.470.470.420.370.35VG2K2.212.222.232.242.252.302.402.502.602.70IP0.350.360.370.380.390.430.560.700.810.87VG2K2.712.722.732.742.752.762.772.782.792.80IP0.880.880.880.880.880.880.880.880.880.87VG2K2.812.822.832.842.903.003.103.203.303.31IP0.860.860.860.840.780.640.480.330.260.26VG2K3.323.333.343.403.503.603.703.803.813.82IP0.260.270.280.360.590.871.081.191.191.20VG2K3.833.843.853.863.873.904.004.104.204.30IP1.201.201.201.191.191.171.040.820.550.34VG2K4.314.324.334.344.354.364.374.384.394.40IP0.320.300.280.260.240.230.220.200.190.18VG2K4.414.424.434.444.454.464.474.484.494.5IP0.170.170.170.170.170.170.180.190.20.223波峰I（μA）0.450.881.20波峰U(*10v)1.732.773.83Vg={（27.7-17.3）+(38.3-27.7)}/2=10.5VV理=11.5V相对误差η=∣Vg-V理∣/V理=0.869%六、实验结果与分析：Vg={（27.7-17.3）+(38.3-27.7)}/2=10.5VV理=11.5V相对误差η=∣Vg-V理∣/V理=0.869%误差原因：①由于预热不足，使测量值产生误；②在实验时，由于电压的步差不可能连续，故测量的峰值会有一定的误差；③仪器本身存在一定的误差；④画出氩的IP-VG2曲线是一个比较粗糙的过程，难免有误差实验值与理论值相差不大从这个实验说明了夫兰克-赫兹管内的缓慢电子与氩原子相碰撞，使原子从低能级激发到高能级，并通过测量氩原子的激发电位值，说明了玻尔——原子能级的存在七、实验心得：1．当电子在VG2K电压的作用下所带的能量还不能使得氩原子从基态跃迁到第一激发态的时候，电子和原子的碰撞只是弹性碰撞，基本不发生能量交换，而当电子在VG2K电压作用后的能量能够使氩原子从基态跃迁到第一激发态的时候，电子就会把能量传递给氩原子，这个时候的碰撞为非弹性碰撞。2.明白曲线电流为什么随电压的增大而增大，每个电子在U的作用下，所获得的能量是不同的，当电子与氩原子碰撞时，总有一些获得能量电子会穿过氩原子的间隙到达电极板，从而出现电流会随电压升高而升高。45