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夫兰克---赫兹实验数据处理 实验目的：通过测定氢原子等元素的第一激发电位（即中肯电位，证明原子能级的存在。 实验仪器：夫兰克赫兹实验仪：示波器；电子管；导线。 实验原理： 波尔导出的原子理论指出： 1、 原子只能较长的仪在一些稳定状态（简称为定态）。原子在这些状态时，不发射击或吸收能量；各定态有一定的能量，其数值勤是彼此分离的。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别一个定态。 2、 原子从一个定态踵 迁到别一个定态而发射或吸收辐射时，辐射频率是一定的。如果用EM和EN分别代表有关两定态的能量值则辐射的频率V决定于如下关系： 式中，普朗克常H= 为了使用权原子人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耵碰撞进行能量交换的办法来实现。 在下正常的情况下原子所处的定态是低能态，其能量为E1。当原子以某种形式获得能量时，它可由基态跃进迁到较高能量的定态。称为激发态，激发态能量为E2的称为第一激发态，从基态跃迁到第一激发态所需的能量称为临界能量，数值上等于E2-E1。 通常在两种情况下可让原子的状态发生改变，一是当原子吸收或发射击电磁辐射时，二是用其他粒子碰撞原子而交换能量时。用电子轰原子实现能量交换最方便，因为电子的能量EU，可通过改变加速电势U业控制。夫兰克-赫兹实验就是用这种方法证明原子能级的存在。 当电子的能量EU很小时，电子和原子只能发生弹性碰撞，几科不发生能量交换；设初速度为零的电子在电位差U0的加速成电场作用下，获得能量EU0，当具有这种能量的电子与稀薄气体原子（比如十几个乇的氩原子）发生碰撞时，电子与原子发生非弹性碰撞，实现能量交换。如以E1代表氩原子的基态能量、E2代表氩原子的第一激发态能量那么当氩原子吸收从电子传递来的能量愉好为 这时，氩原子就会从基态跃迁到第一激发态。相应的电位差U0称为氩的第一激发电位（或称压得中肯电位）。测定出这个电位差U0，就可以根据（1-2）式求出氩原子的基态和第一激发态之间的能量差（其也元素气体原子的第一激发电位亦可依此法求得）。夫兰???赫兹实验的原理图如（图书馆）所示。 在充有氩气的夫兰克-赫兹管中，电子由热阴极出发，阴极K和第二栅极G2之间的加速成电压VG2事例电子加速成。在板极A和第二栅极G2之间加有反向拒斥电压VG2A。管内空间电位分布如图二所示。当电子通过KG2空间进入G2A空间时，如果有较大的能量，就能冲过反向拒斥电场而到达板极形成板流，可用微电流计表栓出。如果电子在KG2空间与氩原子碰撞，把自己一部分能量传达室给氩原子而使用权氩原子激发，则电子本身所奥运会的能量就很小，以致辞通过第二栅极后电子所拾的能量不中于克服拒电场而被返回到第二栅极。这时，通过微电流以计表的电流将显著减小。 实验时，使用权VG2K电压法制啬并仔细观察电流计的电流批示，如果原子能级确实存在，而且基态和第一激发态之间存在确定的能量差，那么就职参观察到如图三所示的 曲线。图三所示的曲线反映了氩原子在DG2空间与电子进行能量交换的情况。当DG2空间电压法制啬时，电子在VG2K空间被加速成而获得越来越大的能量。但起邕阶段，由于电压较低，电子的能量较少，即使用权在运动过程中它与原子相碰撞也只有微小的能量交换（为弹性碰撞）。穿过第二栅极的电子所形成的板流IA将随每二栅极电压VG2WD的啬而增大；如（图三）的OA数据，当DG2间的电压达到氩原子的第一激发电位U0时，电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞，将自己从加速成电场中获得的全部能量交给后者，并且使用权后者从基态激发到第一激发态，而电子本身由于把全部能量交给了氩原子，即使穿过了第二栅极了悄能克服反向拒斥电场而被折回第二栅极（被子筛先掉）。所以板极电流将显著减少（图三所示AB数据）。随差第二栅极电压的啬，电子的能量也随之啬，在与氩原子相碰撞后还留下足够 的能量，可以克服反身拒斥电场而达到板极A，这时电流双开始上升（BC断）直到KG2间电压是二倍氩原子的第激发电位时，电子在DG2间双会二次碰撞而失支能量，因而双会迁成第二次板极电流的下降（CD断），同理，凡在的地方板极电流IA都会相应下跌，形成规则起伏变化的IA VG2K曲线。而各次板极电流IA下降相对应的阴、栅极电压差U 应该是氩原子的第一激发电位U0。 本实验就是要通过实际测量来证实原子能级的存在，并测出氩原子的第一激发电位（公认值为U0=11。5V） 原子处于激发态是不稳定的。在实验中被慢电子轰到第一激发态的原子要跳回基态，进行这种反跃迁时，就应该有EU0电子伏特的能量发射出来。反跃迁时，原子是以放出光量子的形式向外辐射能量。这种光辐射的波长满足 对于氩原子： 若夫兰克云消雾散兹管中充以其它元素，则可由（1-5）得到它们相应的第一激发电位（表一） 实验步骤：