弗兰克赫兹含思考题

6) 再次调节电压调节旋钮⑩—⒀，使波形如图2所示的，并保证可观察到6个以上的IA峰值（或谷值），且峰谷幅度适中，无上端切顶现象，从左至右，IA各谷值逐个抬高。

7) 测量示波器上所示波形图中相邻IA谷值（或峰值）所对应的VG2K之差（即显示屏上相邻谷值或峰值的水平距离）求出氩原子的第一激发电位。

8) 选择手动，慢速测量（此内容可以不使用示波器），使VG2K从最小开始，每间隔5V逐渐增大，在随着VG2K的值改变IA剧烈变化时，应该减少采样点之间的电压值间距，使所采样的点值能够尽量反映出电流与电压的波形曲线轮廓，在极值点附近进行密集采样。记录IA与V值，测量至少包括6个峰值（5个谷值），按记录数据画出图形。

9) 根据图形计算出相邻IA谷值（或峰值）所对应的VG2K之差（求出6个峰值之间的5个VG2K之差，再求取平均值，以使测量结果更精确。）求出氩原子的第一激发电位。

五、 实验数据记录与处理

第一组：VHH=3.3VVAG2=4.2V VG1K=2.5V

5

IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A 0.0 0.0 18.0 6.6 36.0 13.5 54.0 19.2 72.0 43.5 90.0 56.4 2.0 0.0 20.0 6.9 38.0 14.6 56.0 22.1 74.0 46.2 92.0 58.7 4.0 0.1 22.0 7.7 40.0 14.6 58.0 27.4 76.0 45.6 94.0 63.9 6.0 3.8 24.0 8.6 42.0 12.8 60.0 30.8 78.0 42.4 96.0 69.8 8.0 4.5 26.0 9.4 44.0 14.6 62.0 32.5 80.0 44.8 98.0 75.9 10.0 5.2 28.0 9.7 46.0 18.2 64.0 31.1 82.0 51.5 99.6 76.3 12.0 5.7 30.0 9.1 48.0 21.2 66.0 29.1 84.0 57.3 14.0 6.2 32.0 9.5 50.0 22.1 68.0 32.7 86.0 60.0 16.0 6.5 34.0 11.6 52.0 21.6 70.0 38.6 88.0 58.8

根据图形计算出相邻IA峰值所对应的VG2K之差得： △V1=39.13-27.76 = 11.37V △V2 = 50.67 - 39.13 = 11.54V △V3 = 62.21 - 50.67 = 11.54V △V4 =74.75-62.21 = 12.54V △V5 =86.29 - 74.75 = 11.54V

△VG2K =(△V1+△V1+△V1+△V1+△V1)/5≈11.71V

11.71-13.1?10.6%。 故氩原子的第一激发电位实验值为11.71V，相对误差??13.1

6

VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A VG2K/V IA/10-9A 0.0 0.0 18.0 6.5 36.0 12.9 54.0 18.6 72.0 43.5 90.0 58.9 2.0 0.0 20.0 6.7 38.0 13.8 56.0 21.1 74.0 45.3 92.0 59.8 4.0 0.1 22.0 7.4 40.0 13.7 58.0 26.0 76.0 44.5 94.0 65.7 6.0 3.9 24.0 8.2 42.0 12.0 60.0 30.0 78.0 42.2 96.0 72.9 8.0 4.7 26.0 9.0 44.0 13.4 62.0 31.8 80.0 44.2 98.0 78.0 10.0 5.3 28.0 9.2 46.0 17.1 64.0 30.9 82.0 50.3 99.8 79.8 12.0 5.8 30.0 8.4 48.0 19.5 66.0 28.4 84.0 56.4 14.0 6.1 32.0 9.1 50.0 20.8 68.0 31.3 86.0 60.3 16.0 6.4 34.0 11.0 52.0 19.8 70.0 37.6 88.0 61.1 第二组：VHH=3.3VVAG2=4.2V VG1K=2.8V

根据图形计算出相邻IA峰值所对应的VG2K之差得： △V1=39.13 - 27.42 = 11.71V △V2 =50.17 - 39.13 = 11.04V △V3 = 62.88 - 50.17 = 12.71V △V4 =74.25 - 62.88 = 11.37V △V5 =87.29 - 74.25 = 13.04V

△VG2K =(△V1+△V1+△V1+△V1+△V1)/5≈11.97V

故氩原子的第一激发电位实验值为11.97V，相对误差??11.97-13.1?8.6%。

13.17

由于VG1K值改变的较小，所以上下差异较小，但还是能看出变化规律：曲线随着VG1K增大而上升。还可以VG1K看到增大时，出现了略微左移的现象，说明在小的加速电压下，第一栅极电压消除电子在阴极附近堆积效应的作用比较明显，并且对电子还具有一定的加速作用，因此通过第一栅极后的电子速度较大，此时需要的加速电压相对减小，故电流峰值左移。

六、 思考题

1) 解释图像形成原因。

答：玻尔的原子理论指出：①原子只能处于一些不连续的能量状态E1、E2??，处在这些状态的原子是稳定的，称为定态。原子的能量不论通过什么方式发生改变，只能是使原子从一个定态跃迁到另一个定态；②原子从一个定态跃迁到另一个定态时，它将发射或吸收辐射的频率是一定的。如果用Em和En分别代表原子的两个定态的能量，则发射或吸收辐射的频率由以下关系决定：hv=|Em－En|。

按照波尔原子能级理论，ΔE=0时发生弹性碰撞，ΔE=E1 - E0时发生非弹性碰撞，电子碰撞前的动能1/2mev2

就本实验来说，每达到一次第一激发相位就会有一次电子与原子大规模碰撞，电子动能减为零，对应一次电流的突降，以此类推就会形成这样的图

8