富兰克林-赫兹试验.PPTVIP

1、IP-VG2K曲线第一个峰电压为6.7V与汞原子的第一激发态能4.9V不一致，如果再减去减速电压2.0V则为4.7V，则比较符合。 2、根据峰位拟合得，峰位与序数n之间的关系为： VG2K=5.168n+0.973 不确定度为S=0.0278 汞高激发态能和电离能 与上述方法类似的，我们可以测得汞高激发态能及电离能，在次我不详细介绍了。 弗兰克-赫兹实验 07300300042 丁彩文 材料物理 我的口头报告简介： 我和我的合作者在实验时采用控制变量法研究了4项参数对汞第一激发态能测量的影响，我们得到了详细的数据，因此，我的报告详细的介绍了，我们控制变量法的全过程，而汞高激发态能的测量及电离能的测量则不加介绍。 实验原理 电子与原子的相互作用 1、亲和 2、电子与原子的碰撞 3、电离 4、复合 5、光电效应 汞的能级图 实验装置 第一激发能 由于测量汞第一激发态能时，我们需要记录至少4个条件为：汞饱和蒸气温度T、灯丝电压VF 、控制栅电压VG1K、减速电压VG2P，因此我们必须要选择合适的条件。 控制变量法研究 1、汞饱和蒸气温度T、 2、灯丝电压VF 、 3、控制栅电压VG1K、 4、减速电压VG2P、 与IP之间的关系。 理论分析 1、汞饱和蒸气压p饱与温度T关系如下： 其他条件不变时、汞蒸气压高时，汞原子密度大，电子的平均自由程短。因此，为了观察到第一个，汞蒸气压应低一些，温度要低些；要获得较多的峰，汞蒸气压应高些，温度要高些。 实验验证 固定：VF=2.0V 、 VG1K=1.4V 、 VG2P=2.0V T=180 ℃ 注：由于是截屏所得的图像，横纵坐标未显示，横坐标为VG2K/V，纵坐标为IP/ 10-8 A，以下图像除已表明横纵坐标的，坐标均为横坐标VG2K/V，纵坐标IP/ 10-8 A T=150 ℃ T=120 ℃ 结论： 正如理论分析的那样，温度越高，我们获得的峰数越多，第一个峰越不明显；而温度越低，获得的峰数越少，第一个峰越清晰。 同时兼顾到峰数和第一个峰，我们初步选择温度T=150 ℃。 理论分析 2、灯丝电压VF ：灯丝温度对阴极的影响显然很重要。温度低，则电子速度分布窄，电流小；温度高，则电流大。 实验验证 固定：T=150 ℃、VG1K=1.4V、VG2P=2.0V VF=1.5V VF=2.0V VF=2.5V 结论： 从上面3幅图像，我们清楚的看到，VF越大，IP越大，VF较高时，电子的速度很大，很快击穿F-H管。 综合3幅图，来看，我们初步选择VF=2.0V。 理论分析 3、控制栅电压VG1K ： VG1K用于消除电子在阴极附近的堆积效应，控制阴极发射的电子流的大小。 VG1K越大，进入碰撞空间的电子流越小；反之越大。 实验验证 固定：T=150 ℃、VF=2.0V、VG2P=2.0V VG1K=0.9V VG1K=1.4V VG1K=1.9V VG1K=2.4V 结论： 我们看到VG1K较大时，峰峰间的距离增大，这是电子流减小的缘故。 从上面几幅图看，VG1K=0.9V和1.4V时都能得到比较好的图像。 理论分析 4、减速电压VG2P： 减速电压使G2处能量较低的电子不能到达板极，减速电压越大，板流越小。 实验验证 固定：T=150 ℃、VF=2.0V、VG1K=0.9V VG2P=1.0V VG2P=1.5V VG2P=2.0V VG2P=2.5V 结论： 减速电压越大，能量较小的电子被过滤的越多，峰的高度下降，可以显示的峰数也变多。但同时第一个峰变的较小，不方便观察。 因此，我们选择VG2P=2.0V 汞第一激发态IP-VG2K曲线分析 通过以上控制变量法的分析，我们选择合适的条件得出汞第一激发态IP-VG2K曲线图： 条件：T=150 ℃、VF=2.0V、VG1K=1.4V、VG2P=2.0V VG2K/V IP/ 10-8 A 6.7 11.4 16.3 21.4 26.5 31.7 37 42.2 47.5 52.8 58.2