弗兰克—赫兹实验
[预习思考题]
什么是能级?玻尔的能级跃迁理论是如何描述的?
答:在玻尔的原子模型中,原子是由原子核和核外电子所组成,原子核位于原子的中心,电子沿着以核为中心的各种不同直径的轨道运动。在一定轨道上运动的电子,具有对应的能量,轨道不同,能量的大小也不相同。这些与轨道相联系、大小不连续的能量构成了能级。
当原子状态改变时,伴随着能量的变化。若原子从低能级En跃迁到高能级Em,则原子需吸收一定的能量,该能量的大小为△E:
△E=Em-En
若电子从高能级Em跃迁到低能级En,则原子将放出能量△E。
为什么IG2A-UG2K曲线上的各谷点电流随UG2K的增大而增大?
答:电子与汞原子的碰撞有一定的几率,总会有一些电子逃避了碰撞,穿过栅极而到达板极。随着UG2K的增大,这些电子的能量增大,因此在IG2A-UG2K曲线上的各谷点电流也随着增大。
[实验后思考题]
温度对充汞F-H管的IG2A-UG2K曲线有什么影响?
答:当温度过大时,单位体积内的汞原子数增加,电子的平均自由程减小,电子与汞原子的碰撞次数增加,因此,在整个加速过程中,弹性碰撞的总能量损失相应增大,其IG2A电流减小。
2、在IG2A-UG2K曲线上,为什么对应板极电流IG2K第一个峰的加速电压UG2K不等于4.9V?
答:对应板极电流IG2K第一个峰的加速电压UG2K不等于4.9V的主要原因是:由于阴极与栅极不是由同一种材料组成,其间存在接触电势差。
如何利用该套实验设备测出汞原子的电离电势?
答:利用该套实验设备测量汞原子的电离电势的方法是:降低炉温,重新选择UG1K、UG2A,谨慎地选择灯丝电压,使得在第二个第一激发电位峰出现后即出现电离峰,以电离曲线中的第一个峰(对应4.9V)为定标标准,求出电离峰与第一峰的距离,即可知电离电位。或在不改变温度的情况下,选择合适的UG1K、UG2A,遏止全部电子,将全部离子拉向板极,测量离子电流与UG2K的曲线,则该曲线拐点处即为电离电位。