弗兰克-赫兹实验报告(共13页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上弗兰克-赫兹实验报告【实验数据及处理】一、 Hg管表1 参数U1U3温度1.5V2.0V176表2 粗测峰（n）1234567Ukg2/V1.14.99.714.519.524.429.3表3 Hg管扫描电压Ukg2与Uout记录表Ukg2/VUout/VUkg2/VUout/VUkg2/VUout/V0.00.0055.00.0329.90.1460.20.0065.10.03010.00.1300.40.0075.20.02910.10.1090.70.0075.30.02710.30.0771.00.0065.40.02210.50.0441.10.0075.5

2、0.01710.70.0341.20.0065.80.01311.00.0201.40.0066.00.00911.20.0141.50.0066.20.00711.40.0131.80.0076.40.00711.60.0162.00.0076.60.00811.90.0232.20.0076.80.00912.20.0362.50.0077.00.01012.50.0612.70.0077.20.01212.80.0822.90.0077.50.01913.10.1153.20.0097.80.02513.40.1583.40.0108.20.04413.60.2063.70.0128.4

3、0.05413.80.2444.00.0148.60.07114.00.2824.10.0168.80.09314.20.3234.20.0189.10.11814.30.3404.30.0199.20.12614.50.3444.40.0209.30.13814.60.3394.50.0239.40.14314.80.2764.60.0269.50.15315.00.2154.70.0279.60.15815.30.1344.80.0309.70.15815.50.0944.90.0319.80.15615.80.05116.00.04020.50.11525.60.21416.20.028

4、20.80.07425.90.12516.30.02620.90.06726.10.11016.40.02521.10.04426.30.09416.50.02921.30.04526.40.09416.70.03421.50.05026.50.09716.90.04721.80.07026.80.11517.20.07522.10.10427.20.16917.50.11622.50.16527.50.24517.80.17022.80.24027.80.32818.10.22423.10.30828.10.42218.40.30823.40.40928.40.52818.60.34723.

5、60.49728.60.64018.80.39823.80.58328.90.76419.00.46224.00.62329.00.80219.20.49524.20.66929.10.79519.30.50424.30.67129.20.79119.40.47224.40.65929.40.75719.50.43924.50.62529.70.69919.60.40524.80.52630.00.53719.90.29825.00.46420.20.21025.30.317表4 Hg管峰值表n1234567Ukg2/V1.15.09.614.519.324.329.0线性拟合后，得直线，相关

6、系数,标准差V二、 减速电压U3对实验的影响（使用Hg管）表5 参数U1U3温度1.5V3.5V176表6 改变U3后的Ukg2与Uout记录表Ukg2/VUout/VUkg2/VUout/VUkg2/VUout/V23.40.07425.60.08228.70.16123.60.11225.90.05828.90.18323.80.14826.20.03929.00.19524.00.16726.50.02929.10.21524.20.20426.90.02029.20.22624.30.21627.10.01829.30.23824.40.22527.30.01929.50.24524.

7、50.22027.60.02729.70.24224.70.20328.00.05229.90.22125.00.16228.40.09630.00.20925.30.13128.60.139三、 Ar管表7 Ar管扫描电压Ukg2与Uout记录表Ukg2/VUout/VUkg2/VUout/VUkg2/VUout/V9.60.134.73.36089.90.1353.460.48.610.40.235.43.860.89.210.70.235.84.161.29.7110.336.24.661.61011.30.536.65.16210.511.70.6375.762.410.912.10.

8、937.46.262.811.212.51.337.86.763.211.512.91.838.27.263.511.613.32.138.67.663.911.713.62.239864.111.8142.539.38.264.411.814.42.839.68.364.811.814.83.1408.665.111.715.23.240.38.765.311.615.63.440.68.765.711.5163.540.98.766.111.116.43.641.28.766.510.716.83.741.48.666.910.217.23.841.88.467.39.717.43.642

9、.28.167.79.217.63.642.67.768.18.517.83.5437.268.57.918.13.543.46.668.97.518.53.543.8669.37.318.93.544.25.469.77.119.33.444.64.770.17.219.73.4454.270.57.420.13.445.4470.97.720.43.345.8471.38.220.83.246.24.171.78.721.23.146.64.472.19.221.63474.872.59.7222.847.45.472.910.222.42.747.86.173.310.622.82.64

10、8.26.873.711.123.22.548.67.374.111.423.62.5497.974.511.8242.749.38.474.912.324.32.849.78.875.212.524.73.1509.275.612.7253.350.39.575.812.925.43.650.79.876.212.925.73.9511076.313264.151.11076.513.126.44.551.310.176.913.226.74.851.410.177.213.2275.151.610.277.413.227.35.451.810.377.613.127.75.752.110.

11、4781328.1652.410.478.412.828.46.252.710.478.812.428.76.35310.379.212.1296.553.410.279.611.729.36.553.89.98011.229.76.554.29.580.410.7306.454.69.180.810.330.36.3558.581.21030.56.255.47.881.69.730.8655.87.1829.631.15.856.26.582.49.531.55.556.65.882.89.731.85.2575.583.29.932.24.857.45.383.610.132.64.45

12、7.85.38410.4334585.584.410.833.43.658.45.984.811.333.83.358.86.38511.434.23.259.26.734.63.259.67.4表8 Ar管峰值表n123456Ukg2/V17.229.440.952.764.477.2线性拟合得直线，相关系数标准差【思考题】改变减速电压Ug2p对曲线有何影响？并用实验验证。实验发现，在不同的Ug2p下，Ukg2-Uout的图线走势相同，但有一个整体的移动。当Ug2p增加时，图线向右下方移动。图中仅画出Hg管的最后两个峰。【分析】当反向电压Ug2p增大时会有更多的电子在到达p极板之前损失掉所有

13、的动能，不能形成电流。因此，仅就图线的峰来说，它对应着电子在到达栅极g2时，绝大多数动能刚好略小于原子的激发能，增加Ug2p会使得峰的高度降低。同时，为了使得到达极板p的电子数占总数的比重最大，在提高Ug2p的同时，也要提高Ukg2的大小。这是因为提高Ukg2会让电子到达栅极g2时的动能加大，更多比重的电子会跨过Ug2p的阻碍到达极板p，形成电流，所以峰也要向右移动。综合两个方面分析，当Ug2p增加时，图像会向右下方移动。【分析与讨论】1. 实验中测得的各种曲线有什么主要特征？如何理解？有明显的周期性。随着Ukg2的增大，Uout的峰值和谷值均逐渐增大，各峰值之间有明显的线性关系。 周期性。电

14、流的周期性来源于电子与气体原子间的碰撞。电压从零开始增加时，电子动能也随之增加，射向阳极的电子数也增加，这时虽然电子与汞原子间有碰撞，但这时属于弹性碰撞，电子并不损失能量因而电流随电压增加而增加。当电压超过U1时，电子与汞原子发生非弹性碰撞，使汞原子从基态跃迁到激发态，电子因损失了动能而不能克服反向电压Ugp的阻滞到达极板p，从而电流下降。电压继续增加，发生非弹性碰撞后的电子动能继续增加，当电子的动能大于|eUgp|时，它就能到达极板p，从而使电流上升。当电压超过2U1时，电子与汞原子又发生非弹性碰撞，电流再次下降，多次重复，就形成了具有明显周期性的特性曲线。 峰点连线。实验结果表明，峰点的连

15、线是一条直线，该直线既不依赖于灯丝电压的变化，也不依赖于Ug2p的变化，应该是弗兰克赫兹管某种固有性质的表现。考虑到该直线的斜率具有电导的量纲，所以，该直线斜率代表的是弗兰克赫兹管的临界电导（即临界状态下的电导）1。 谷底高度。极板电流与加速电压关系曲线的谷底不在横坐标轴上，而具有一定的高度。这一特征表明，即使是在热电子与气体原子发生碰撞损失能量的高峰期，极板电流也不为0。此时，极板电流由那些没有因碰撞而损失能量的热电子的贡献所致，称之为谷底电流（反映的是不因碰撞而损失能量的热电子的概率）。谷底电流有以下特点：1）第一个谷底为电子不发生一次碰撞的概率，第二个谷底为电子不发生一次碰撞的概率与发生

16、一次碰撞的但不发生第二次碰撞的概率之和，以此类推；2）前三个谷底均较为偏低，反应出热电子在与气体原子发生碰撞损失能量的过程中，发生13次连续碰撞的概率最大，之后越来越小1。2. 分析测量第一激发电位时误差的主要来源。 在实验时，由于电压的间隔不连续，故测量的峰值会有一定的误差。间隔越大，误差越大。 在读数时，由于由于仪器的示数一直在跳动，因此所读的数据本身有一定的误差。 Hg管的扫描栅压上限位30V，有7个峰值，Ar管的扫描栅压上限85V，有6个峰值，因此随机误差较大，如果实验条件允许，提高扫描栅压上限，测10个峰左右较好。参考文献1 姚斌.弗兰克赫兹实验的物理分析J.太原师范学院学报，2010，9（2）：87-89专心-专注-专业