弗兰克-赫兹实验报告.docVIP

弗兰克-赫兹实验报告 院系: 11 姓名:张 弢 学号:P 实验原理： F-H管内先注入少量汞，再抽成真空，在一定温度下，得到合适压强的汞蒸气。电子由阴极K出发，受第二栅极G2正电压作用加速，在管中与汞原子碰撞。逐渐增加KG2电压，观察屏极电流。发现电流逐渐增加，但每增加4.9V，都出现一次电流陡降。第一次陡降出现在4.1V左右，是由于仪器的接触电势所致。具有4.9eV的电子与汞原子碰撞，将全部能量传递给汞原子，使其处于4.9eV的激发态。再增大电压，电子在F-H管中发生第二次、第三次…碰撞，屏极电流都会陡降。G1的作用： 控制电子束电流并消除阴极附近电子聚集。屏极A与G2间有负电压，使得与汞原子发生非弹性碰撞二损失了能量的电子不能到达A极。而G1与G2间距较大，使电子与气体有较大的碰撞区域。 先用“快扫”观察现象，后用“手动”档，记录相应的电流、电压值，尤其是各电流峰值对应的电压值。做电压-电流图，根据各峰值对应的电压值，用逐差法求出汞原子的激发电位。 实验原理图 F-H管内充汞，灯丝加热K使其发射电子，G1控制通过G1的电子数目，G2加速电子，G1、G2空间较大，提供足够的碰撞概率，A接收电子，AG2加一扼止电压，使失去动能的电子不能到达，形成电流。 实验目的： 用电子碰撞原子的方法，观测到激发电位和电离电位，从而证明原子能级的存在。 实验过程及数据处理： = 1 \* GB4 ㈠旧仪器 = 1 \* GB2 ⑴实验步骤: 1.打开加热的炉子,等指示灯变红的时候就可以开始实验 2.按照电路接线 3.把调节VG,VP 4.把VG2调到最小,每隔1V左右记录一次 5.画出IP = 2 \* GB2 ⑵数据分析 Vf=3.6V VG1K=2.2V VG2P=0.5V T=157°C 010203040 0 10 20 30 40 50 -0.001 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 Data: DataA_B Model: Allometric1 Equation: y = a*x^b Weighting: y No weighting Chi^2/DoF = 3.9792E-6 R^2 = 0.35093 a 0.00012 ?.00013 b 0.98114 ?.31536 B A B 由图得： X1=7.0 X2=13.0 X3=17.3 X4=22.0 X5=26.6 X6=32.0 汞的第一激发电位为: V=4.83eV QUOTE V平均=V1 = 2 \* GB4 ㈡新仪器 = 1 \* GB2 ⑴实验步骤: 1.把扫描开关调到”自动档”,速度开关调到”快速”,IP 2.将示波器CH1,CH 3.调节VG,VP, 4.把扫描开关拨到”手动挡”,把VG2调到最小,每隔1V左右记录一次 5.画出IP = 2 \* GB2 ⑵数据分析 Vf=2.59V VG1=1.68V VG2=[0,100] VP=8.81V -1001020 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Data: DataC_B Model: Allometric1 Equation: y = a*x^b Weighting: y No weighting Chi^2/DoF = 317.67893 R^2 = 0.61437 a 0.69058 ?.42883 b 1.06646 ?.15197 VG2 IP 由图得： X1=19.0 X2=29.0 X3=41.0 X4=53.0 X5=66.0 X6=78.0 氩的第一激发电位: V=12.0eV 试验心得: 1.做试验时仪器的示数总是在动态变化中,从而很容易造成实验数据产生很大的误差,所以就约定在每调一次后马上读数,这样产生的偏差总是在一侧的,得出的图象从总体上看是不变的. 2.用新仪器做试验时,图象可以在示波器上看到,使试验更加直观,并且可以指导我们调节. 3.旧仪器在反复测时会出现同样的VG2,但是每次的IP可能会不同,有可能差3.5(10nA),不知道是否是仪器问题. 思考题: 灯丝电压的大小对曲线有何影响? 答:灯丝电压控制着阴极K发射电子的密度和能量分布,其变化直接