此时与汞原子碰撞机会很少.PPTVIP

讨论：如何分析手中的数据 对夫兰克—赫兹实验的数据研究  -----0519040 宁文正 数据处理的意义 夫兰克—赫兹实验简介 实验原理 设汞原子的基态能量为E0，第一激发态的能量为E1，初速为零的电子在电位差为V的加速电场作用下，获得能量为eV，具有这种能量的电子与汞原子发生碰撞，当电子能量eVE1-E0时，电子与汞原子只能发生弹性碰撞，由于电子质量比汞原子质量小得多，电子能量损失很少。如果eV≥E1-E0=ΔE，则电子与汞原子会产生非弹性碰撞，汞原子从电子中取得能量ΔE，而由基态跃迁到第一激发态，ΔE=eV0。相应的电位差V0即为汞原子的第一激发电位。 这个实验的原理和步骤都十分简明，分析数据就是这个实验的主要内容。我们先来使用实验仪器进行图象的扫描，然后开始进行数据处理。 实验中要注意的地方 设灯丝电压为Vk ,电子由热阴极K 出发,在K 与栅极之间电场使电子加速,电子的加速在K、G1 间进行, 当K、G1 距离很近,小于电子在汞气中的平均自由程,此时与汞原子碰撞机会很少，大多数电子可以成功到达G1。 电子在G1,G2 区域内获得加速电压进行碰撞,为了让电子与汞原子在G1、G2 区域内充分碰撞,应该尽量使汞原子的间距小于电子的平均自由程,这就使F —H 管内的气压及温度有了限制，本次实验中选取了180摄氏度和160摄氏度2种条件进行对比。 注意，高温带来的高蒸汽压可以使电子的平均自由程变短，在图像上获得更多的峰，但是过低的温度或者过高的电压也会导致气体电离。因此我们需要找一个合适的温度进行实验。 实验数据的记录 Vk=1.4V VG1K=1.5V VG2P=3.0V T=180摄氏度 VG1G2=0-75.7v 参考图像 1 Vk=1.4V VG1K=1.5V VG2P=4.0V T=180摄氏度 VG1G2=0-75.4v 参考图像 2 Vk=1.4V VG1K=2.0V VG2P=3.0V T=180摄氏度 VG1G2=0-75.3v 参考图像 3 Vk=1.2V VG1K=1.5V VG2P=3.0V T=180摄氏度 VG1G2=0-75.5v 参考图像 4 Vk=1.4V VG1K=1.5V VG2P=3.0V T=160摄氏度 VG1G2=0-75.1v 参考图像 5 测量汞原子第一激发电位 改变VG2P对数据的影响 改变VG1K对数据的影响 图3和图1相比，增大了VG1K使得更多的电子能在加速电压下到达G1板，从而导致更大的电流通过。图中进行实际数据测量，对第一个明显峰和之后第一个谷的高度差进行估计，发现图1中高度差为3.35单位格，图2中为4.00单位格。 改变灯丝电压Vk 不同温度情况下的数据 I-U曲线中第一个峰的位置是否对应于汞原子的第一激发电位？ 对于图像1进行的数据拟合可以得出结论：接触电压u=1.35143v，第一个峰位电压为6.38v。而汞原子第一激发电位为4.86464v。 可以得出结论：由于接触电位差的存在,使真正加在电子上的加速电压不等于Vg2 ,而是Vg2 与接触电位的代数和,这影响了夫兰克—赫兹实验曲线第一峰值的位置,使图象发生偏移。 实验小结 这个实验中多次使用了数据和图像的对比分析，得出结论。这种方式和技巧是物理实验中非常常用的。当我们面对一个实验入手了大量数据和图像的时候，不妨将其归纳整合，对每个参数的变化产生的结果进行一次比较和整理，从而得到一份详尽而严密的实验报告。 * * 在一个验证性实验中，我们首先获得的是实验的信息，包括实验原理和实验的步骤。通过我们自身对实验的理解去进行实验，重现一个已有的实验结论或是被观察到的实验现象。那么，当我们通过示波器或是计算机或者其他一些输出工具，获得了实验数据和图象时，我们还需要的，就是把它们转换成一个结论，或者说，一个成品。 μP V VG1K K VG2K G1 VG2P G2 电子 汞原子 P 灯丝 夫兰克—赫兹管结构图 [2008-4-9 18:03 /Graph1 (2454635)] Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * X Parameter Value Error ------------------------------------------------------------ A 1.35143 0.2595 B 4.86464 0.05