石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 电子从K发出，在R-G:区间获得能量，在GA区间损失能量。如果电子进入GA区域时动能大于 或等于eU。,A,就能到达阳极形成阳极电流乙 电子在不同区间的情况： 1.-G区间电子迅速被电场加速而获得能量。 2.GGz区间电子与氩原子碰撞。当其能量小于氢原子第一激发态与基态的能级差4E=- 时，氯原子基本不吸收电子的能量，碰撞属于弹性碰撞。当电子的能量达到4区，则可能在碰撞中被 氯原子吸收这部分能量，这时的碰撞属于非弹性碰撞。4称为临界能量。 3.G-A区间电子受阻，被拒斥电场吸收能量。若电子进入此区间时的能量小于eW则不能达 到阳极。 由此可见，若e<4E,则电子带者e的能量进 /(nA) 入G-A区域。随若的增加，电流增加（如图2中 0a段). 若ea=4测电子在达到G:处刚够临界能量，不 过它立即开始消耗能量了。继续增大，电子能量被 吸收的概率逐渐增加，阳极电电电流逐渐下降（如图 Da.k(V 2中ab暇)。 UUU.UU.U Us 继续增大，电子碰撞后的剩余能量也增加，到 图2弗兰克-赫兹实验UGx~1曲线 达阳极的电子又会逐渐增多（如图2中bc段）。 若e>n4B,则电子在进入Ga-A区域之前可能n次被氩原子碰撞而损失能量。阳极电流随加速电 压U。s变化曲线就形成个峰值，如图2所示。相邻峰值之间的电压差4称为氩原子的第一激发电 位。氩原子第一激发态与基态间的能级差 (2) 【实验内容及步骤】 测量原子的第一激发电位。通过一I曲线，观察原子能量量子化情况，并求出氯原子的第 激发电位。 一、实验步骤 1.将面板上的四对插座（灯丝电压，UG,x:第二栅压，UGx:第一橘压，Uc,A:拒斥电压）按 面板上的接线图与电子管测试架上的相应插座用专用连接线连好。将实验仪器与计算机（或示波器） 连接好。 2.打开仪器电源，开启计算机（或示波器）。 3.“自动/手动”挡开机时位于“手动”位置，此时“手动”灯点亮。 4.电流档为10A、10A、10'A和10‘A、开机时位于“10A”本实验保持此档不变。 5.按电子管测试架铭牌上给出的灯丝电压值、第一栅压UaK、拒斥电压A、电流量程预置相 应值。按下相应电压键，指示灯点亮，按下“人”键或“V”键，更改预置值，若按下“<”健或 2石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 电子从K发出，在K-G2区间获得能量，在G2-A区间损失能量。如果电子进入G2-A区域时动能大于 或等于e ，就能到达阳极形成阳极电流I. G A2 U 电子在不同区间的情况： 1. K-G1区间 电子迅速被电场加速而获得能量。 2. G1-G2区间 电子与氩原子碰撞。当其能量小于氩原子第一激发态与基态的能级差∆E＝E2−E1 时，氩原子基本不吸收电子的能量，碰撞属于弹性碰撞。当电子的能量达到∆E，则可能在碰撞中被 氩原子吸收这部分能量，这时的碰撞属于非弹性碰撞。∆E称为临界能量。 3. G2-A区间 电子受阻，被拒斥电场吸收能量。若电子进入此区间时的能量小于eU G2A则不能达 到阳极。 I(nA) a b c G K2 U (V) O U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 由此可见，若eUG2K<∆E，则电子带着eUG2K的能量进 入G2-A区域。随着UG2K的增加，电流I增加（如图 2 中 Oa段）。 若eUG2K＝∆E则电子在达到G2处刚够临界能量，不 过它立即开始消耗能量了。继续增大UG2K，电子能量被 吸收的概率逐渐增加，阳极电电电流逐渐下降（如图 2 中ab段）。 图 2 弗兰克-赫兹实验UG K2 ～I 曲线 继续增大UG2K，电子碰撞后的剩余能量也增加，到 达阳极的电子又会逐渐增多（如图 2 中bc段）。 若eUG2K>n∆E，则电子在进入G2-A区域之前可能n次被氩原子碰撞而损失能量。阳极电流I随加速电 压 变化曲线就形成n个峰值，如图 2 所示。相邻峰值之间的电压差∆U称为氩原子的第一激发电 位。氩原子第一激发态与基态间的能级差 G K2 U ∆E= e∆U （2） 【实验内容及步骤】 测量原子的第一激发电位。通过UG2K-I曲线，观察原子能量量子化情况，并求出氩原子的第一 激发电位。 一、实验步骤 1．将面板上的四对插座（灯丝电压， ：第二栅压， ：第一栅压， ：拒斥电压）按 面板上的接线图与电子管测试架上的相应插座用专用连接线连好。将实验仪器与计算机（或示波器） 连接好。 G K2 U G K1 U G A2 U 2．打开仪器电源,开启计算机(或示波器)。 3．“自动/手动”挡开机时位于“手动”位置，此时“手动 ”灯点亮。 4．电流档为 10−9 A、10−８ A、10−７ A和 10−６ A、开机时位于“10−9 A”本实验保持此档不变。 5．按电子管测试架铭牌上给出的灯丝电压值、第一栅压 G K1 U 、拒斥电压 、电流量程I预置相 应值。按下相应电压键，指示灯点亮，按下“∧”键或“∨”键，更改预置值，若按下“<” 键或 G A2 U 2