弗兰克-赫兹实验

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称： 大学物理实验（二）

实验名称： 弗兰克-赫兹实验

学 院： 信息工程学院

指导教师： 杨凯 郝昕 报告人： 田贤浩 组号： 08

学号 2013800247 实验地点 科技楼905

实验时间： 2014 年 10 月 23 日

提交时间：

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一、实验目的 二、实验原理

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三、实验仪器： 四、实验内容：

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五、数据记录 组号： 08 姓名： 田贤浩 1.实验点数据表格： VF= 2.6V VG1= 1.20V VP= 9.92V VG2 0 5 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 IP 0 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04 0.07 0.09 0.11 0.13 0.12 0.1 0.08 0.01 0.06 0.1 0.23 0.43 0.74 0.96 VG2 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 IP 1.03 0.87 0.57 0.35 0.13 0.01 0.1 0.58 1.4 1.89 3.06 3.75 3.73 2.76 1.68 0.69 0.09 0.3 0.65 2.1 VG2 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 IP 3.91 5.54 7.15 7.61 6.85 4.94 3.3 1.59 0.49 0.4 1.13 3.1 5.1 7.25 8.39 9.1 8.73 7.52 5.97 4.12 VG2 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 IP 2.62 1.6 1.46 2.8 4.83 6.93 8.5 9.65 10.08 9.64 8.68 7.33 5.87 4.59 3.88 4.16 5.4 7.19 8.44 9.78 六、数据处理 1.绘制弗兰克-赫兹管的IPVG2曲线： IP/μA12108642001020弗兰克-赫兹管的 Ip-UG2 曲线UG2/V30405060708090100

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2.根据实验数据记录表格，列出当IP达到峰值时的点： n 1 18 0.13 2 29 1.03 3 40 3.75 4 52 7.61 5 64 9.1 6 77 10.08 UG2 IP 3.根据IP峰值表格，用逐差法求出氩的第一激发电位： U0 (U4U1)(U5U2)(U6U3)(5218)(6429)(7740)11.78V 99七、实验结论与心得 由实验数据处理可得，UG2与IP形成有波峰波谷的波动曲线。本实验采用弗兰克和赫兹于1914年使用的简单的实验方法，用慢电子轰击稀薄气体的原子，通过研究输出电流和加速电压的曲线关系，得到了氩原子的第一激发电位别是11.78V。证明了原子能级的存在。 八、思考题 1.考察其他实验条件对IPVG2曲线的影响（曲线的形状、击穿电压、峰谷比、峰数等） 答： 其他实验条件 曲线形状 击穿电压 峰谷比 峰数 IP 灯丝电压越高，极板电流越大 灯丝电压VF 当灯丝电压升高的时候，当灯丝电压升高的时候，击穿电压变小 当灯丝电压升高的时候，峰谷比变大，但灯丝电压一定大时，峰谷比反而减小 当灯丝电压升高的时候，峰数变多 IPVG2曲线向上移动,灯丝电压越大曲线上升越大。同时第一峰位向左移动 加速电压VG1 当加速电压升高的时候，当加速电压升高的时候，击穿电压变当加速电压升高的时候，峰谷比变大，但灯丝电压一定大时，峰谷比反而减小 当加速电压升高的时候，峰数变多 加速电压增大，极板电流增大 IPVG2曲线向上移动, 灯丝电压越大曲线上升越小。小 同时第一峰位向左移动 拒斥电压VP 当拒斥电压升高的时候，当拒斥电压升高的时候，击穿电压变小 当拒斥电压升高的时候，峰谷比变大，但灯丝电压一定大时，峰谷比反而减小 当拒斥电压升高的时候，峰数变多 拒斥电压增大时，极板电流减小 IPVG2曲线整体向上移动,同时第一峰位向左移动 5 2.第一峰对应的电压与第一激发点位是否一致的？为什么？ 答：不是,实际的F-H管的阴极和栅极往往是不同的金属材料制成的,因此会产生接触电位差。而进入加速区的电子已经具有一定的能量,使真正加到电子上的加速电压不等于VG2。这将影响到F-H实验曲线第一个峰的位置,是它左移或右移。 3.根据你测到的Uo值，计算氩原子从第一激发态跃迁回基态时应该辐射多大的波长的光？查阅治疗，与公认值对比求比较。 答：由公式hvEmEn， eU0E2E1，c 得 ch3.01086.631034106 nm eU01.6101911.78 指导教师批阅意见： 成绩评定：

预习 （20分） 操作及记录 （40分） 数据处理与结果陈述30分 思考题 10分 报告整体 印 象 总分 6