弗蘭克赫茲含思考題-資料下載頁
2025-03-25 01:47本頁面
【正文】 數(shù)據(jù)來說。4) 實(shí)驗(yàn)值比理論值低的原因？答：氬原子的基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)之間有兩個亞穩(wěn)態(tài)。從光波粒二項(xiàng)性理論可知，該電子在亞穩(wěn)態(tài)的停留時間(103s)比在經(jīng)一激發(fā)態(tài)的停留時間(108s)長10多萬倍。更好的描述是能態(tài)修正時空數(shù)據(jù)(四緯波函數(shù)方程)模型理論和宇稱守恒理論。通過這些理論公式可得到相對準(zhǔn)確的氬原子軌道狀態(tài)能量模型，如圖1所示。圖1 相對準(zhǔn)確的氬原子軌道狀態(tài)能量模型其中，基態(tài)的電勢是V0 = ；兩個亞穩(wěn)態(tài)的電勢分別是V1’ = ，V1” = ；第一激發(fā)態(tài)的電勢是V1 = ；基態(tài)與兩個亞穩(wěn)態(tài)的電勢差分別是△V1’ = V0 V1’ = ，△V1” = V0 V1” = ；兩個亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)的能量差分別是△E1’ = ，△E1” = 。在我們的F—H實(shí)驗(yàn)，氬原子的電子吸收內(nèi)能從基態(tài)“跑”到第一激發(fā)態(tài)，再迅速釋放內(nèi)能從第一激發(fā)態(tài)“跑”到兩個亞穩(wěn)態(tài)中的任意一個。吸收的內(nèi)能來自非彈性碰撞過程，釋放的內(nèi)能又還給了非彈性碰撞過程。這個過程，可看成電子吸收內(nèi)能人基態(tài)“跑”到兩個亞穩(wěn)態(tài)中的任意一個。因此運(yùn)動電子的動能大于 ，即可與氬原子發(fā)生非彈性碰撞。由此可知，F(xiàn)—H實(shí)驗(yàn)中氬原子的第一激發(fā)電位應(yīng)為基態(tài)與兩個亞穩(wěn)態(tài)的電勢差。因此在F—H實(shí)驗(yàn)中氬原子的第一激發(fā)電位修正為△V1’ = ，△V1” = 。這與我們的實(shí)驗(yàn)值就較為接近了。5) 為什么常用電子來研究原子的特性？答：a) 電子是構(gòu)成原子的基本粒子之一，質(zhì)量極小，帶單位負(fù)電荷，不同的原子擁有的電子數(shù)目不同。b) 電子的質(zhì)量小，便于加速，從而得到高速的電子，這是研究原子的一個常用工具。c) 原子是一種元素能保持其化學(xué)性質(zhì)的最小單位。一個原子包含有一個致密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負(fù)電的電子。原子的質(zhì)子數(shù)決定他所屬于哪種元素，而原子的電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，元素的化學(xué)性質(zhì)由最外層電子決定。綜上三點(diǎn)，所以常用電子來研究原子特性。6) F—H 管內(nèi)所充的原子有何要求？除用氬原子外還能用其它原子嗎？試舉例說明。單原子分子，結(jié)構(gòu)簡單，原子質(zhì)量量大，電子與其原子碰撞時，能量損失極小。比如汞蒸氣或其他稀有氣體。7) 在不對實(shí)驗(yàn)裝置做大的改動的情況下，如何測量原子高能級的激發(fā)電位或電離電位？電流對陰極電壓十分敏感。答：本實(shí)驗(yàn)的裝置已將電子加速區(qū)和碰撞區(qū)分在兩個區(qū)域就行，這樣在理論上就可以測量出原子高能級的激發(fā)電位或電離電位。我們在實(shí)驗(yàn)上只需加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)精度的測量，將VG2K的變化幅度調(diào)小一些，就可測量出氬原子高能級的激發(fā)電位或電離電位。10
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