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夫兰克-赫兹实验曲线影响因素分析

  • 简介: 原文 摘要:夫兰克-赫兹实验是近代物理重要实验之一,对物理学有深远影响。本文在实验的基础上介绍影响第一激发态曲线的三个重要参数及其他三个因素,得出这些因素变化时曲线的变化规律,并分析了原因。关键词:夫兰克-赫兹实验,第一激发态...
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原文

摘要:夫兰克-赫兹实验是近代物理重要实验之一,对物理学有深远影响。本文在实验的基础上介绍影响第一激发态曲线的三个重要参数及其他三个因素,得出这些因素变化时曲线的变化规律,并分析了原因。
关键词:夫兰克-赫兹实验,第一激发态,原子能级
正文:
·引言:
1913年,丹麦物理学家玻尔(N.Bohr)在卢瑟福原子核式模型的基础上,结合普朗克的量子理论,成功地解释了原子的稳定性和原子的线状光谱理论,在玻尔原子结构理论发表的第二年,夫兰克(J.Frank)和赫兹(G.Hertz)用慢电子与稀薄气体原子碰撞的方法,使原子从低能级激发到较高能级。通过测量电子和原子碰撞时交换某一定值的能量,直接证明了原子内部量子化能级的存在,证明了原子发生跃迁时吸收和发射的能量是完全确定的、不连续的,给玻尔的原子理论提供了直接的而且是独立于光谱研究方法的实验证据。由于此项卓越的成就,他俩获得了1925年的诺贝尔物理学奖。[7]
1.实验原理
根据玻尔理论,原子只能较长久地停留在一些稳定状态(即定态),其中每一状态对应于一定的能量值,各定态的能量是分立的,原子只能吸收或辐射相当于两定态间能量差的能量。如果处于基态的原子要发生状态改变,所具备的能量不能少于原子从基态跃迁到第一激发态时所需要的能量,夫兰克—赫兹实验就是通过具有一定能量的电子与原子碰撞,进行能量交换而实现原子从低能态向高能态的跃迁。
设汞原子的基态能量为E1,第一激发态的能量为E2,初速为零的电子在电位差U0的加速电场作用下,获得能量为eU0,具有这种能量的电子与汞原子发生碰撞,当电子能量eU0< E2-E1时,电子与汞原子只能发生弹性碰撞,由于电子质量比汞原子质量小得多,电子能量损失很少。如果eU0≥E2-E1=ΔE,则电子与汞原子会产生非弹性碰撞。汞原子从电子中取得能量ΔE,而由基态跃迁到第一激发态,eU0=ΔE。相应的电位差U0即为汞原子的第一激发电位(或称中肯电位)......


  目录

·引言:
1.实验原理
2.理论中应注意的问题
3.曲线影响因素分析


  参考资料

[1]、万雄等,夫兰克-赫兹实验中影响曲线形状的因素分析,南昌航空工业学院学报,2001年2月,第15卷第1期,P82-85;
[2]、潘元胜等,大学物理实验,南京大学出版社,P338-345;
[3]、李志学,炉温和灯丝电压对夫兰克—赫兹实验结果的影响,四川师范大学学报(自然科学版),2000年3月,第23卷第2期,P184-187;
[4]、朱增辉,F-H实验成败因素及措施,物理通报,2001年第7期。
[5] 、宫杰等,夫兰克-赫兹实验曲线分析方法的探讨,物理实验,第18卷第3期,P45-46;
[6]、秦允豪,热学,高等教育出版社;
[7]、杨福家,原子物理学,高等教育出版社。

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