弗蘭克赫茲實驗理論(編輯修改稿)
2025-06-18 12:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 hv ??電離 ∞ En Em E1第一激發(fā)態(tài) E0基態(tài) hv=EnEm 原子狀態(tài)的改變通常在兩種情況下發(fā)生，一是當原子本身吸收或放出電磁輻射時，二是當原子與其他粒子發(fā)生碰撞而交換能量時。本實驗就是利用具有一定能量的 電子與氬原子相碰撞 而發(fā)生能量交換來實現(xiàn)氬原子狀態(tài)的改變。 由玻爾理論可知，處于基態(tài)的原子發(fā)生狀態(tài)改變時，其所需能量不能小于該原子從基態(tài)躍遷到第一受激態(tài)時所需的能量，這個能量稱為 臨界能量 。當電子與原子碰撞時，如果電子能量 小于 臨界能量，則發(fā)生 彈性碰撞 （電子不損失能量）；若電子能量 大于 臨界能量，則發(fā)生 非彈性碰撞（電子把數(shù)值為 △ E= E2 E1 的 能量交給氬原子，只保留余下的部分）； 設(shè) E2和 E1分別為原子的第一激發(fā)態(tài)和基態(tài)量。初動能為零的電子在電位差 U0的電場作用下獲得能量eU0，如果 eU0 =hν = E2 E1 當電子與原子發(fā)生碰撞時，原子將從電子獲取能量而從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)。相應(yīng)的電位差 Ug就稱為 氬原子的第一激發(fā)電位 。當電子的能量等于或大于第一激發(fā)能時，原子就開始發(fā)光。 弗蘭克一赫茲實驗原理 (如圖 1所示 )， 弗蘭克一赫茲管 是一個具有雙柵極結(jié)構(gòu)的柱面型充氬四級管。 陰極 K， 板極 A， 第一柵極 G1 、 第二柵極 G2。 第一柵極 G1的作用主要是消除空間電荷對 陰極電子發(fā)射的影響，提高發(fā)射效率。 第一柵極 G1與陰極 K之間的電位差由 電源 UG1 提供。 電源 Uf加熱燈絲，使旁熱式陰極 K被加熱， 從而產(chǎn)生慢電子。 掃描電源加在柵極 G2和陰極 K間，建立 一個加速場，使得從陰極發(fā)出的電子被 加速，穿過管內(nèi)氬蒸氣朝柵極 G2運動。 圖 1弗蘭克 赫茲實驗原理圖 電子 氬原子 K G2 G1 A Ip UG22 UG1 UP 燈絲電壓 Uf 微電流儀 在充氬的弗蘭克 赫茲管中，電子由熱陰極發(fā)出并有熱陰極 K和第二柵極 G2 之間的 加速電壓 VG2 使電子加速。在板極 P和第二柵極 G2 之間加有反向拒斥電壓 VP 用以阻礙電子從柵極飛向陽極。當電子通過空間 KG2進入空間 G2P時，如果具有的能量較大（ E1E0eVP），就能沖過反向拒斥電場而達到陽極形成陽極電流，用微電流計 A測出。如果電子在 KG2 空間與氬原子碰撞，把一部分能量傳遞給氬原子使其激發(fā)，電子本身所剩余的能量就很小，以至通
黨政相關(guān)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1