【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-GG:加正向电压，为电子提供能量。Ucx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。 电子从K发出，在K-G区间获得能量，在G一A区间损失能量。如果电子进入G一A区域时动能大于或 等于Uc,A,就能到达阳极形成阳极电流 电子在不同区间的情况： 1,K-G区间电子迅速被电场加速而获得能量。 2.G-G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4E-&-B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4，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。4称为临界能量。 3.GA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则不能达到 阳极。 由此可见，若ex(4E,则电子带着e6ax的能量进 /(nA) 入G-A区域。随者✉的增加，电流增加（如图2中 a段)。 若ex=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x,电子能最被 吸收的概率逐渐增加，阳极电电电流逐渐下降（如图 Uex(V) 2中ab殿)。 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U6x~1曲线 达阳极的电子又会逐渐增多（如图2中bc段）。 若el6x>n4E,则电子在进入G2-A区域之前可能次被氩原子碰撞而损失能量。阳极电流随加速电压 U。K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。 氯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，Uk:第二栅压，UGK:第一栅压，UGA: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。【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。 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ΔE＝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ΔE，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。ΔE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。 图 2 弗兰克-赫兹实验 G K2 U ～I 曲线 a b c I(nA) G K2 U (V ) O U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 由此可见，若eUG2K<ΔE，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＝ΔE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）。 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>nΔE，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ΔU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 ΔE= eΔU （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