夫兰克-赫兹实验修改：2012-6byzhangxf一、实验简介1914年夫兰克(J·Frank)和赫兹(G·Hertz)所作的实验(即著名的Franck-Hertz实验)，用电子碰撞原子的方法，观察测量到了汞的激发电位和电离电位。从而证明了原子能级的存在，为前一年玻尔发表的原子结构理论的假说提供了有力的实验证据。为此他们分享了1925年的诺贝尔物理学奖。他们的实验方法至今仍是探索原子结构的重要手段之一.为了研究原子内部的能态问题，弗兰克和赫兹使用简单而有效的方法，用低速电子去轰击原子，观察它们之间的相互作用和能量传递过程，从而证明原子内部量子化能级的存在。二、实验目的1、观察Ar、Hg原子能级的量子化现象2、观测实验各参数对实验曲线的影响3、测量Hg或Ar原子的第一激发电位4、测量Hg原子的电离电位三、实验原理注：请各位先预习《大学物理实验》第二册第200页开始的实验原理，再预习本讲义。在此修正书上的两处错误：1、第201页第12行：将265.65nm改为253.65nm2、第202页：图4.3.1-2改为本电子版第2页实验方法部分的实验原理图图1Hg原子能级图其中61S0（0eV）为基态，63P1（4.9eV）为激发态，63P0（4.7eV）、63P2（5.47eV）为亚稳态。实现能级跃迁吸收光子νhEEEnm=−=∆原子与电子碰撞24222cmcmcpeUEEEeenm−+==−=∆处于激发态的原子不稳定，发射光子回到低能态。四、实验方法实验原理图F-H管内充汞，灯丝加热K使其发射电子，G1控制通过G1的电子数目，G2加速电子，G1、G2空间较大，提供足够的碰撞空间已保证合适的碰撞概率，P接收电子，PG2加一遏止电压，使损失了动能的电子不能到达P而形成电流。（注：书上讲F-H管的收集极标注为A，而实验设备上标注为P，本文与设备上的标注相同）图2测激发曲线原理图实验曲线图3激发曲线示意图碰撞过程及能量交换此过程在G1G2空间发生，在加速场的作用下，电子获得动能，与原子的弹性碰撞中，电子总能量损失较小，在不断的加速场作用下，电子的能量逐渐增大，就有可能与原子发生非弹性碰撞，使原子激发到高能态，电子失去相对应的能量，不能到达P从而不能形成电流。KGV2=4.7V时，能使原子激发到63P0，此态较稳定，不容易再产生跃迁，故不容易观察到这个吸收。KGV2=4.9V时，使原子激发到63P1，引起共振吸收，电子速度几乎为零从而不能到达P，形成第一个峰。KGV2=9.8V时，电子与原子发生两次非弹性碰撞，在G2处失去动能，形成第二个峰。KGV2=4.9nV时，将形成第n个峰。在实验中，有nEVVKG⋅+=02，其中�,2,1=n，E为第一激...
