夫兰克-赫兹实验一、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量时态问题，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、实验原理Hg原子能级其中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原子与电子碰撞处于激发态的原子不稳定，发射光子回到低能态。三、实验方法实验示意图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，提供足够的碰撞概率，A接收电子，AG2加一扼止电压，使失去动能的电子不能到达，形成电流。实验曲线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，使其不能到达A从而不能形成电流。=4.7V，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。=4.9V，使原子激发到63P1，引起共振吸收，电子速度几乎为零，电子不能到达A，形成第一个峰。=9.8V，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。=4.9nV，将形成第n个峰。电子平均自由程对激发或电离的影响主要由炉温决定，还与电子速度等有关。λ很短，相邻两次碰撞间获得能量小，经多次碰撞能量积累到第一激发态的能量时，能使原子激发到激发态，不容易激发到较高能态。λ很长，相邻两次碰撞间获得能量大，激发到高能态的可能性很大，所以在λ很长，加速电压较高，会使某些电子有足够能量使原子激发到较高能态，甚至电离。四、实验内容1、熟悉实验装置，掌握实验条件2、测量汞的第一激发电位起动衡温控制器，加热F-H管，使炉温稳定在160–180OC中某一温度。选择合适的灯丝电压、UG1K（~1.5V），UG2A(~1.5V),及放大倍数，测量曲线，并由曲线求汞的第一激发电位。3、测量汞的电离电位和高激发电位降低炉温至少90-1200C，重新...
