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《原子定態(tài)能級的觀測》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、實驗30原子定態(tài)能級的觀測實驗者：楊億斌(06325107)合作者：王旭升(06325094)（中山大學物理系，光信息科學與技術06級3班）2008年6月9日【實驗目的】：1．通過汞原子第一激發(fā)點位的測量，了解弗蘭克和赫茲在研究原子內部能量量子化問題時所采用的基本實驗方法；2．了解電子與原子碰撞與能量交換的微觀圖像和影響這個過程的主要物理因素?！緦嶒炗镁摺浚簩嶒炞捞枺?號弗蘭克—赫茲（F-H）管，弗蘭克—赫茲實驗儀，WMZK型溫度指示控制儀，TektronixTDS3012B數字銀屏示波器，Keithle
2、y2700數據采集/控制開關/數字多用表?！緦嶒炘怼浚涸佣☉B(tài)能級的觀測實驗的原理圖如圖1所示。電子由熱陰極K發(fā)射，通過加速空間KG進入反向電壓空間GA，如果能量E>=eVAG，就能沖過反向拒斥電場而到達陽極A而形成陽極電流，又微電流計檢出。如果電子在KG空間與汞原子相碰，將自己的一部分能量傳遞給汞原子，而是汞原子激發(fā)，則電子剩余的能量已不足以克服反向拒斥電壓而被折回，這是微電流計的示數將明顯減小。圖3所示曲線就是弗蘭克和赫茲當年測得的電子在KG空間與汞原子進行能量傳遞的情況。其明顯特征是：（1）隨VG
3、A的增加，板流IA顯示出一系列極大值和極小值；（2）各極大值（或極小值）之間的間距為4.9V。圖1F-H實驗原理圖圖2F-H管內空間電位分布15圖3反射極電流與加速電壓的關系【實驗內容】：F—H管的工作原理如圖4。圖中VF為燈絲電壓，1~6V連續(xù)可調；VG!K為第一柵極與陰極之間的電壓，0~5V連續(xù)可調；VG2P為第二柵極與陽極之間的電壓（即反向電壓），0~15連續(xù)可調；V加速為加速電壓，0~90V調節(jié)；微電流測量范圍10-4A—10-7A；測量精度<=5%。圖4F-H管工作原理圖弗蘭克—赫茲實驗儀外形，
4、前面板包括：1-電源；2-V加速；；3-VG2P；4-VG!K；5-VF；6-記錄儀；7-電流表；8-量程；9-選擇；10-電壓；11-數字面板表。后面板包括：1-Y輸入；2-X輸入；3-計算機接口；4-增益調節(jié)；5-增益調節(jié)0~15V；6-外接F-H管?！緦嶒灢襟E】1．使用方法（1）接上WMZK溫度指示控制儀電源，打開開關，控制儀綠燈亮；調節(jié)溫度控制開關，定好目標溫度，加熱至控制儀紅燈亮。（2）F-H實驗儀開機前將微電流級置于10-7A檔，各檔電壓分別旋到最小值。（3）接通電源，按照F-H管的參考數據，
5、依次調節(jié)VF、VG!K、VG2P旋鈕設置電壓。（4）實驗以提供4種工作方式：A．手動工作方式：選擇“記錄儀”位置，實驗儀進行自動掃描，根據電流表上指針偏移情況，適當調節(jié)VF、VG!K、VG2P旋鈕，找出最佳工作點；選擇“手動”位置，電壓開關調在“加速”位置，從電流表上觀察峰信號，并讀出所對應的電壓值，逐點記錄數據，并在坐標紙上繪出IA-VGK曲線。B．示波器工作方式；C．計算機工作方式。151．數據處理1．平均法求第一激發(fā)電位值（1）方法一是直接取激發(fā)曲線中各峰（或谷）為間距的平均值作為第一激發(fā)點位值。（
6、2）方法二是從實驗中扣除本底電流的影響，即將激發(fā)曲線的各極小值連成一條光滑曲線，用IA的實驗值減去這條光滑曲線上對應的本底電流值，便得到一條差值曲線，以差值曲線各峰（或谷）位間距的平均值作為第一激發(fā)電位值?！緶y量數據和數據處理】1.手動工作方式實驗時參數：VF=2.3V，VG1K=3.9V，VG2P=1.0V，T=180℃測得數據如表1所示:VGK/VIA/10-7AVGK/VIA/10-7AVGK/VIA/10-7A3.30.832.223.460.524.94.70.533.115.062.033.8
7、7.32.033.98.563.127.18.13.535.718.164.320.88.92.537.125.765.828.59.81.738.016.067.033.812.06.038.99.968.029.413.08.940.318.069.322.513.57.542.127.571.030.614.43.542.821.072.035.215.04.023.911.573.429.517.613.345.722.374.625.718.211.047.029.875.328.019.14.
8、848.020.076.936.320.27.048.813.778.332.822.316.950.623.079.528.023.311.052.031.581.032.524.15.653.220.581.936.525.310.054.016.583.534.327.320.555.524.084.830.428.311.057.031.886.130.028.96.858.024.986.833.530.312.05
