染雾弗兰克赫兹实验报告内容2) 篇一
弗兰克赫兹实验报告内容2) 篇一
弗兰克赫兹实验是一项重要的物理实验，它通过对气体放电的研究，揭示了原子结构和能级之间的关系。本报告将对弗兰克赫兹实验的原理、实验装置和实验结果进行详细介绍。
首先，我们来介绍弗兰克赫兹实验的原理。实验中使用的气体放电管内充满了一定压强的气体，两端分别连接一个电源和一个测量仪器。当电源施加高电压时，气体放电管中的气体发生电离，产生正离子和自由电子。这些带电粒子在电场的作用下会被加速，并与气体原子碰撞。根据能量守恒定律，当带电粒子与气体原子碰撞时，能量会发生转移和损失。实验中测量的就是这个能量转移和损失的情况，从而推断出气体原子的能级分布。
接下来，我们来介绍实验装置。实验中使用的气体放电管是一个长而细的玻璃管，内部充满了气体。管的两端连接电源和测量仪器。电源提供高电压，使气体发生电离；测量仪器可以测量气体中电子的能量损失。实验中通常使用的气体有氢气、氖气等。
实验结果显示，当电压较小时，气体中的电子能量损失较小，电子主要发生弹性碰撞，能量基本不转移。但随着电压的增加，电子的能量损失逐渐增加，说明电子与气体原子发生了非弹性碰撞，能量转移到了原子上。当电压进一步增加时，电子的能量损失达到最大值，此时电子与气体原子发生了完全非弹性碰撞，电子能量被完全转移到了原子上。
通过实验结果的分析，我们可以得出结论：气体原子的能级之间存在离散的能量差，电子与原子碰撞时能量转移的大小与能级之间的能量差有关。这一结论对于原子结构和能级理论的发展具有重要意义。
综上所述，弗兰克赫兹实验通过对气体放电的研究，揭示了原子结构和能级之间的关系。实验结果表明，气体原子的能级之间存在离散的能量差，电子与原子碰撞时能量转移的大小与能级之间的能量差有关。弗兰克赫兹实验为原子物理学的研究提供了重要的实验基础，对于我们深入理解原子结构和能级理论具有重要意义。
弗兰克赫兹实验报告内容2) 篇二
弗兰克赫兹实验报告内容2) 篇二
弗兰克赫兹实验是一项经典的物理实验，通过对气体放电的研究，揭示了原子结构和能级之间的关系。本报告将介绍弗兰克赫兹实验的历史背景、实验原理和实验结果。
弗兰克赫兹实验是由德国物理学家弗兰克和赫兹于1914年进行的。当时，原子结构和能级理论还没有得到广泛认可，科学家们对原子内部的构成和性质知之甚少。弗兰克和赫兹希望通过实验证据来验证能级理论，从而推进原子物理学的发展。
实验中，弗兰克和赫兹使用了一个气体放电管，将气体充满到管内，并施加高电压。他们发现，当电压较小时，气体中的电子能量损失较小，主要发生弹性碰撞，能量基本不转移。但随着电压的增加，电子的能量损失逐渐增加，说明电子与气体原子发生了非弹性碰撞，能量转移到了原子上。当电压进一步增加时，电子的能量损失达到最大值，此时电子与气体原子发生了完全非弹性碰撞，电子能量被完全转移到了原子上。
实验结果表明，气体原子的能级之间存在离散的能量差，电子与原子碰撞时能量转移的大小与能级之间的能量差有关。这一结论引起了科学界的广泛关注，并为原子结构和能级理论的研究提供了重要的实验基础。
弗兰克赫兹实验的重要性在于它揭示了原子结构和能级之间的关系。实验结果表明，原子的能级分布是离散的，能级之间存在着不同的能量差。这一发现对于原子物理学的发展具有重要意义，为后续科学家们进一步探索原子结构和能级理论提供了重要线索。
综上所述，弗兰克赫兹实验通过对气体放电的研究，揭示了原子结构和能级之间的关系。实验结果表明，气体原子的能级之间存在离散的能量差，电子与原子碰撞时能量转移的大小与能级之间的能量差有关。弗兰克赫兹实验为原子物理学的研究提供了重要的实验基础，推动了原子结构和能级理论的发展。
弗兰克赫兹实验报告内容2) 篇三
弗兰克赫兹实验报告内容
实验内容：
1.熟悉实验装置，掌握实验条件。
该实验装置由F-H管、恒温加热电炉及F-H实验装置构成，其装置结构如下图所示：
C:Documents and SettingsAdministrator.EUPMS_1.000桌面3.jpg
F-V管中有足够的液态汞，保证在使用温度范围内管内汞蒸气总处于饱和状态。一般温度在100 ºC至250 ºC。并且由于Hg对温度的灵敏度高，所以温度要调好，不能让它变化太大。灯丝电压控制着阴极K发射电子的密度和能量分布，其变化直接影响曲线的形状和每个峰的位置，是一个关键的条件。
2.测量Hg的第一激发电位。
1)起动恒温控制器，加热地F-H管，使炉温稳定在157 ºC，并选择合适的灯丝电压，VG1K=2.5V，VG2p=1.5V，Vf=1.3V。
2)改变VG2k的`值，并记录下对应的Ip值上(每隔0.2V记录一个数据)。
3)作数据处理，作出对应的Ip-VG2k图，并求出Hg的第一激发电位(用逐差法)。
3.测Ar原子的第一激发电位。
1)调节好相关的数据：Vp=8.36V，VG1=1.62V，VG2k=0~100V，Vf=2.64V;
2)将相关档位调到自由档位，在示波器上观看得到的Ip-VG2k图，是否符合实验要求(有六个以上的波峰)。再将相关档位调到手动档位。
3)手动改变VG2k的值，并记录下对应的Ip值上(每隔0.05V记录一个数据)。
4)作数据处理，作出对应的Ip-VG2k图，并求出Hg的第一激发电位(用逐差法)。
4.得出结论。
原始数据:
1. Vf=1.3V VG1K=2.5V VG2p=1.5V T=157ºC
求汞原子的第一激发电位的数据表
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2. Vp=8.36V VG1=1.62V VG2k=0~100V Vf=2.64V
求Ar原子的第一激发电位的数据表
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数据处理：
1. 求Hg原子的第一激发电位。
将在实验中记录下的数据，以点的形式描在x-y坐标上，并用平滑曲线连接后得到的图形为：大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
得到的七个峰值(Ip)，对应的UG2K依次为：U1=7.0V , U2=11.6V , U3=16.0V , U4=21.0V , U5=25.8 V, U6=30.6V , U7=35.6V .
设Ux为Hg的第一激发电位，则有下列式子(逐差法)：
4*Ux1=U5-U1=25.8V-7.0V=18.8V, Ux1=4.7V;
4*Ux2=U6-U2=30.6V-11.6V=19.0V, Ux2=4.8V;
4*Ux3=U7-U3=35.6V-16.0V=19.6V, Ux3=4.9V
则大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=4.8V.
不确定度分析：
uA=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
u0.68=1.32*uA=1.32*0.06V=0.08V.
则Ux=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客u0.68=4.8大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.08V.
2. 求Ar原子的第一激发电位。
将在实验中记录下的数据，以点的形式描在x-y坐标上，并用平滑曲线连接后得到的图形为：大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
得到的六个峰值(Ip)，对应的UG2K依次为：U1=3.00V , U2=4.15V , U3=5.35V , U4=6.60V , U5=7.90V, U6=9.20V .
设Ux为Hg的第一激发电位，则有下列式子(逐差法)：
3*Ux1=U4-U1=6.60V-3.00V=3.60V, Ux1=1.20V;
3*Ux2=U5-U2=7.90V-4.15V=3.75V, Ux2=1.25V;
3*Ux3=U6-U3=9.20V-5.35V=3.85V, Ux3=1.28V
则
大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=1.24V.
不确定度分析：
uA=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
u0.68=1.32*uA=1.32*0.023V=0.030V.
则Ux=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客u0.68=1.24大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.030V.
结论：由此可得，Hg的第一激发电位UxHg=4.8大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.08V，而Ar原子的第一激发电位为UxAr=1.24大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.030V。
思考题：
说明温度对充汞F-H管Ip-VG2k曲线影响的物理机制。
答：，在一定温度下(一般在发100 ºC至250 ºC)，才可得到合适压强的汞蒸气，这时汞原子的密度也是合适的。汞蒸气对温度非常敏感，如果温度不在合适范围之内，会影响到汞原子在F-H管内的密度。如果温度较低，会导致F-H管中汞原子的密度较小，就进一步为汞原子专门提供与电子碰撞，这就使得电子的平均自由程变大，电子有机会使积蓄的能量超过4.9V，从而使高激发态的激发概率迅速增加，会Ip有了对应的峰，并在Ip-VG2kr 曲线上有对应的峰，出现高激发态时的电位，这就会影响到实验的结果。如果温度较高，汞管内的密度较大，使电子每次能量到达4.9eV时，有足够大的概率与汞原子发生能量交换，使得电子的速度重新回到零，并需要重新加速，直到再次到达4.9eV，又与汞原子发生能量交换…….始终都在在基态和第一激发态之间，并且在Ip-VG2K曲线中会表现出有多个峰值，并且都是处在第一激发态上。则会使所以说，在实验中对汞的温度也有一定的讲究：过高时，则在Ip-VG2k曲线上会出现多个峰;过低则会使得出现高激发态上的峰值，在图中表现为，两个峰值的距离会加大。
实验心得:
1. 实验过程中，开始时使用的仪器，在调好了相关数据后，进行读数时，发现数据变化很小、，这就增大了读取数据的误差。后来换了一台仪器，读取时,电流随电压的改变而改变的幅度变大，这就大大减小了读取数据的误差，也使得实验中测量Hg的第一激发电位较为准确。所以我觉得在实验开始时调整好实验仪器，也是一件非常重要的事。
2. 在实验过程中，一定要定下心来。实验中读取数据有的时候是一件很枯燥单调的事，当需要读取的数据很多时，容易变得浮躁，使得会出现读取错误的情况。这就需要我们能够冷静自我，一心一意地去做自己要做的事，把需要实验的步骤做好。这很重要。
