石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 弗兰克一赫兹实验 弗兰克-赫兹实验是1914年由德国物理学家弗兰克和赫兹设计完成的。该实验研究电子与原子 碰撞前后能量的变化，能观测到汞原子的激发电势和电离电势，可以证明原子能级的存在，为波尔 的原子结构理论假说提供有力的实验证据。该实验的方法至今仍是探索原子结构的重要手段之一。 1913年丹麦物理学家玻尔(NBor)提出了原子能级的概念并建立了原子模型理论。该理论指 出，原子处于稳定状态时不辐射能量，当原子从高能态（能量E)向低能态（能量￡）跃迁时才辐射。 辐射能量满足 AE=E-E (1) 对于外界提供的能量，只有满足原子跃迁到高能级的能级差，原子才吸收并跃迁，否则不吸收。 1914年德国物理学家弗兰克(J-Franck)和赫兹 (G-Hertz)用慢电子穿过汞蒸气的实验，测定了汞原子的第 A 一激发电位，从而证明了原子分立能态的存在。后来他们又 0 观测了实验中被激发的原子回到正常态时所辐射的光，测出 的辐射光的频率很好地满足了玻尔理论。弗兰克一赫兹实验 的结果为玻尔理论提供了直接证据。玻尔因其原子模型理论 原 获1922年诺贝尔物理学奖，而弗兰克与赫兹的实验也于1925 年获此奖。 【实验目的】 1、了解弗兰克-赫兹实验仪的结构、原理，学会它的调 图1弗兰克-赫兹实验原理图 节和使用方法。 2、了解电子与原子之间的弹性碰撞和非弹性碰撞。 3、测量氧原子的第一激发电位： 4、证实原子能级的存在，加深对原子结构的了解： 【实验器材】 智能型弗兰克赫兹实验仪，计算机，示波器 【实验原理】 夫兰克一赫兹实验原理如图1所示，在真空管中充待测氩气，阴极K,阳极A,G,、G,分别为第 一、第二栅极。 K-G-加正向电压，为电子提供能量。U。x的作用主要是消除空间电荷对阴极电子发射的影响 提高发射效率。G-A加反向电压，形成拒斥电场。 石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 弗兰克—赫兹实验 弗兰克-赫兹实验是 1914 年由德国物理学家弗兰克和赫兹设计完成的。该实验研究电子与原子 碰撞前后能量的变化，能观测到汞原子的激发电势和电离电势，可以证明原子能级的存在，为波尔 的原子结构理论假说提供有力的实验证据。该实验的方法至今仍是探索原子结构的重要手段之一。 1913 年丹麦物理学家玻尔（NwBohr）提出了原子能级的概念并建立了原子模型理论。该理论指 出，原子处于稳定状态时不辐射能量，当原子从高能态（能量Em）向低能态（能量En）跃迁时才辐射。 辐射能量满足 ∆E = Em−En （1） 对于外界提供的能量，只有满足原子跃迁到高能级的能级差，原子才吸收并跃迁，否则不吸收。 氩原子 电子 I 微电流仪 A G1 G2 K 灯丝电压 UG1K UG2A UG2K 1914 年德国物理学家弗兰克（ JwFranck）和赫兹 （GwHertz）用慢电子穿过汞蒸气的实验，测定了汞原子的第 一激发电位，从而证明了原子分立能态的存在。后来他们又 观测了实验中被激发的原子回到正常态时所辐射的光，测出 的辐射光的频率很好地满足了玻尔理论。弗兰克—赫兹实验 的结果为玻尔理论提供了直接证据。玻尔因其原子模型理论 获1922年诺贝尔物理学奖，而弗兰克与赫兹的实验也于1925 年获此奖。 【实验目的】 1、了解弗兰克-赫兹实验仪的结构、原理，学会它的调 节和使用方法。 图 1 弗兰克-赫兹实验原理图 2、了解电子与原子之间的弹性碰撞和非弹性碰撞。 3、测量氩原子的第一激发电位； 4、证实原子能级的存在，加深对原子结构的了解； 【实验器材】 智能型弗兰克-赫兹实验仪，计算机，示波器 【实验原理】 夫兰克一赫兹实验原理如图 1 所示，在真空管中充待测氩气，阴极K，阳极A，G1 、G2分别为第 一、第二栅极。 K-G1-G2加正向电压，为电子提供能量。 的作用主要是消除空间电荷对阴极电子发射的影响， 提高发射效率。G G K1 U 2-A加反向电压，形成拒斥电场。 1