实验课夫兰克赫兹实验精品文稿.ppt

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1、实验课夫兰克赫兹实验第1页，本讲稿共16页弗兰克 G.赫兹(James Franck,1882-1964)(Gustav Hertz,1887-1975)1925年诺贝尔物理学奖授予德国格丁根大学的弗兰克和哈雷大学的G.赫兹以表彰他们发现原子受电子碰撞的定律.第2页，本讲稿共16页l尼尔斯尼尔斯玻尔玻尔（Niels Bohr,1885-1962）丹麦）丹麦物理学家，哥本哈根学派的创始人。物理学家，哥本哈根学派的创始人。1885年年10月月7日生于哥本哈根，日生于哥本哈根，1903年入哥本哈根年入哥本哈根大学数学和自然科学系，主修物理学。大学数学和自然科学系，主修物理学。1907年以有关水的表面

2、张力的论文获得丹麦皇家年以有关水的表面张力的论文获得丹麦皇家科学文学院的金质奖章，并先后于科学文学院的金质奖章，并先后于1909年和年和1911年分别以关于金属电子论的论文获得哥年分别以关于金属电子论的论文获得哥本哈根大学的科学硕士和哲学博士学位。随本哈根大学的科学硕士和哲学博士学位。随后去英国学习，先在剑桥后去英国学习，先在剑桥JJ汤姆孙主持汤姆孙主持的卡文迪什实验室，几个月后转赴曼彻斯特，的卡文迪什实验室，几个月后转赴曼彻斯特，参加了以参加了以E卢瑟福为首的科学集体，从此卢瑟福为首的科学集体，从此和卢瑟福建立了长期的密切关系。和卢瑟福建立了长期的密切关系。背 景 知 识 1.波尔简介第3页

3、，本讲稿共16页2.玻尔的氢原子理论：玻尔的氢原子理论：.电子轨道半径的量子化：电子轨道半径的量子化：.原子能量的量子化：原子能量的量子化：pmS第4页，本讲稿共16页 3.3.玻尔假设：玻尔假设：(1)(1)原原子子只只能能较较长长久久地地停停留留在在一一些些稳稳定定状状态态，简简称称“定定态态”，原原子子在在这这些些状状态态时时不不发发射射也也不不吸吸收收能能量量，各各定定态态的的能能量量是是彼彼此此分分隔隔的的原原子子的的能能量量不不论论通通过过什什么么方方式式发发生生改改变变，只只能能使原子从一个定态跃迁到另一个定态；使原子从一个定态跃迁到另一个定态；(2)原子从一个定态跃迁到另一个定

4、态而发射或吸收辐射能量时，辐射的频率是一定的如果用 和 代表有关二定态的能量，辐射的频率决定于如下关系：式中 为普朗克常量第5页，本讲稿共16页 在玻尔提出原子结构的量子理论后，弗兰克(JFranck)和赫兹(GHertz)在1914年在用慢电子轰击稀薄气体原子做原子电离电位测定时，偶然地发现了原子的激发能态和量子化的吸收现象，并观察到原子由激发态跃迁到基态时辐射出的光谱线，测定了汞的中肯电压U0=4.9V,从而直接证明了玻尔原子结构的量子理论，为此他们获得了1925年的诺贝尔物理奖。4.弗兰克-赫兹杰出贡献第6页，本讲稿共16页实 验 目 的 1.了解 F-H四极管基本结构与工作原理，2.了

5、解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像，3.测绘氩原子的IA-UG2K曲线。实 验 仪 器 1.FB808A夫兰克-赫兹实验仪一台，2.双踪是波器一台。实 验 原 理1.实 验 原 理 图2.物 理 过 程3.IA-UG2K 曲 线第7页，本讲稿共16页1.F-H四极管示意图UG1K:第一栅极电压；UG2K:加速电压；UG2A：反向拒斥电压；第8页，本讲稿共16页当电子的加速电压UG2K原子第一激发电势U0电子与原子碰撞没有发生动能与内能的交换。电子与原子碰撞没有发生动能与内能的交换。为为“弹性碰撞弹性碰撞”电子碰撞前后速度不变物理过程第9页，本讲稿共16页当电子的加速电压当电子的加速电压U

6、2k U0时管中时管中子与原子碰撞发生子与原子碰撞发生“非弹性碰撞非弹性碰撞”有有动能与内能的交换！动能与内能的交换！电子碰撞后速度变慢，原子会辐射光子物理过程第10页，本讲稿共16页U1U1U1U1U1KG2AUG2IAU1:原子的第一激发电势(电位11.5V)第11页，本讲稿共16页实验仪器U1U1U1U1U1UG2I IA A A A1、FB808A微机型弗兰克-赫兹实验仪 2、双踪示波器第12页，本讲稿共16页实 验 内 容1、仪仪器器加加热热1010分分钟钟后后，开开机机时时仪仪器器默默认认为为“手手动动”工工作作状状态态，此时，对应的此时，对应的“手动手动”指示灯亮。指示灯亮。2

7、2、设定夫兰克一赫兹管的各工作参数：按标签设置。、设定夫兰克一赫兹管的各工作参数：按标签设置。4、测量氩原子的测量氩原子的 曲线，曲线，第13页，本讲稿共16页注意：1、各电压值须按照给定值进行设置；2、UG2K设定终止值不要超过85V。3、手动测试完毕后，尽快将UG2K减为零。【数据与结果】1、根据表格表2，详细记录实验条件和相应的 值，2、在方格纸上作出曲线图，分别用逐差法处理数据，求得氩的第一激发电位值及计算相对误差（11.5V）10.010.511.011.5.85.0.第14页，本讲稿共16页求相对误差Er，理论值11.55V.实验曲线实验曲线-用坐标纸用坐标纸第15页，本讲稿共16页思考题灯丝温度对实验结果有何影响？波尔是丹麦物理学家。他由于研究了氢原子的量子轨道理论而获得诺贝尔物理学奖。他的学生海森堡、朗道等10多位科学家都获得过诺贝尔奖。波尔的儿子也获得了诺贝尔奖，他们都应该感谢F-H两人的。第16页，本讲稿共16页