弗兰克 -赫兹实验
实 验 目 的
1.本实验通过对氩原子第一激发电位的测量, 了解弗
兰克和赫兹研究原子内部能量量子化的基本思想和方
法；
2.了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像,
以及影响这个过程的主要物理因素,
玻尔理论建立的三个物理学基础：
1、以实验为基础的原子的核式结构模型；
2、光谱的实验资料和经验规律；
3、从黑体辐射的事实发展出来的量子论。
在这个基础上，玻尔推究原子内部的情况，在原子
物理学上跨进了一大步。
玻尔提出的原子理论有两个基本假设：
(1)原子只能较长久地停留在一些稳定状态,
简称, 定态,, 原子在这些状态时不发射也不
吸收能量, 各定态的能量是彼此分隔的, 原子
的能量不论通过什么方式发生改变, 只能使原
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而发射或吸收辐射能
量时，辐射的频率是一定的．如果用 Em 和 En 代表有关
二定态的能量，辐射的频率决定于如下关系：
hυ = Em - En
式中 h为普朗克常量．
在玻尔提出原子结构的量子理论后,弗兰克
(J,Franck)和赫兹 (G,Hertz)在 1914年在用慢电子轰
击稀薄气体原子做原子电离电位测定时，偶然地发现
了原子的激发能态和量子化的吸收现象，并观察到原
子由激发态跃迁到基态时辐射出的光谱线，从而直接
证明了玻尔原子结构的量子理论，为此他们获得了
1925年的诺贝尔物理奖。
实 验 原 理
1,实 验 原 理 图
2,物 理 过 程
3,I-UGK 曲 线
弗兰克 -赫兹实验装置图
IA - UGK 曲 线
（接触电位差和空间电流
对 IA - UGK 曲线存在影响）
b
c
d
a
弗兰克 -赫
兹管
热阴极 K
栅极 G板极 A
GKU
AGU
F-H实验装置面板图
弗兰克 -
赫兹管 电压源
热阴极 K
第一栅极
G1
第二栅极
G2板极 A
灯丝电源
插孔
热阴极 K
插孔
电流表
电压设置区
电压显示
窗口
电压选择按
钮
电压调节按
钮
工作方式按
钮
手动增加电
压
启动按钮
实 验 内 容
1,手动测量氩原子的 曲线 每变化 0.5V测
量一个点, 选择 60-80个数据作图, 标出峰值, 取缔
一个峰 和第六个峰, 利用 计算出
氩原子的平均第一激发电位, 和参考值 比
较 。 根据仪器标签确定：
灯丝电源电压,, 。 注意 不得超过
80V。
KGA UI 2?
6U1U 5/)( 16 UUU g ??
VU g 39.11?
KGU 1 KG
U 2
AGU 2
2,观察并解释灯丝电压变化对曲线的影响。
a,在给定电压值下，利用自动测试功能得
到 曲线，调节示波器使图形尽可能
充满屏幕 。
b,将灯丝电压在原有基础上降低 0.3V,其它
电压不变，再次利用自动测试得到曲线（要
求示波器设置不变）。
在同一坐标系绘出两条曲线并进行比较，说
明发生了怎样的变化并给出理论解释。
KGA UI 2?
注意：
1、各电压值须按照给定值进行设置；
2,UG2K设定终止值不要超过 80V。
3,手动测试完毕后，尽快将 UG2K减为零。
4、当 UG2K增大到 10伏时，电流仍然没有
增加的趋势，应立即关闭电源，请老师
帮助检查。