弗兰克-赫兹实验报告

弗兰克—赫兹实验一.实验目的1、了解弗兰克--赫兹试验的原理和方法；2、学习测定氩原子的第一激发电位的方法；3、证明原子能级的存在，加强对能级概念的理解。

二．实验原理玻尔提出的原子理论指出：原子只能较长地停留在一些稳定的状态。

原子在这种状态时，不发射或吸收能量。

各定态有一定的能量，其数值是彼此分隔得。

原子的能量不论通过什么方式改变，它只能从一个状态跃迁代另一个状态。

原子从一个状态跃迁到另一个状态而发射或吸收能量时，辐射的频率是一定的。

于是有如下关系：n E m E hv -=，式中，h 为普朗克常数。

为了使原子从低能级想高能级跃迁，可以通过具有一定能量的电子与燕子相碰撞进行能量交换的办法来实现。

图1 弗兰克-赫兹管结构图夫兰克一赫兹实验原理(如图1所示)，阴极K ，板极A ，G 1 、G 2分别为第一、第二栅极。

K-G 1-G 2加正向电压，为电子提供能量。

1G KU的作用主要是消除空间电荷对阴极电子发射的影响，提高发射效率。

G 2-A 加反向电压，形成拒斥电场。

电子从K 发出，在K-G 2区间获得能量，在G 2-A 区间损失能量。

如果电子进入G 2-A 区域时动能大于或等于e 2G AU ，就能到达板极形成板极电流I . 电子在不同区间的情况：1. K-G 1区间 电子迅速被电场加速而获得能量。

2. G 1-G 2区间 电子继续从电场获得能量并不断与氩原子碰撞。

当其能量小于氩原子第一激发态与基态的能级差 E ＝E 2-E 1 时，氩原子基本不吸收电子的能量，碰撞属于弹性碰撞。

当电子的能量达到∆E ，则可能在碰撞中被氩原子吸收这部分能量，这时的碰撞属于非弹性碰撞。

∆E 称为临界能量。

3. G 2-A 区间 电子受阻，被拒斥电场吸收能量。

若电子进入此区间时的能量小于eU G2A 则不能达到板极。

由此可见，若eU G2K <∆E ，则电子带着e U G2K 的能量进入G 2-A 区域。

随着U G2K 的增加，电流I 增加（如图2中Oa 段）。

课程名称：大学物理实验（二）
实验名称：弗兰克-赫兹实验
图2.1 弗兰克-赫兹管原理图
设氩原子的基态能量为E1，第一激发态的能量为E2
E2−E1。

初速度为零的电子在电位差为U的加速电场作用下具有能量则电子与氩原子只能发生弹性碰撞，二者之间几乎没有能量转移。

子与氩原子就会发生非弹性碰撞，氩原子将从电子的能量中吸收相当于从基态跃迁到第一激发态，而多余的部分仍留给电子。

位差为U0则
eU0=E2−E1
图3.1弗兰克-赫兹仪实物图
对应的V G2是内部的锯齿电压，作用是急速电压自动变化。

对应于示波器观测模
I P(×10-8A)
U G2(×
图6.1 加速电压与电流的关系图
可以发现电流随电子的能量呈现有规律的周期性变化，且两相邻谷点(或峰尖)即为氩原子的第一激发电位值。

同时，可以读出峰谷的横坐标值。

峰的横坐标值如下表：
表6.1 加速电压与电流的关系图的峰横坐标记录表
第二个峰X3第三个峰X5第四个峰X7第五个峰X9
2.90 4.08 5.25 6.46
表6.2 加速电压与电流的关系图的锋横坐标记录表
第二个谷X4第三个谷X6第四个谷X8第五个谷X10
3.52
4.66
5.84 7.04
算出氩原子的第一激发电位。

一、实验名称弗兰克-赫兹实验二、实验目的1. 通过实验测量氩原子的第一激发电势，验证原子能级的存在。

2. 加深对量子化概念的理解。

3. 掌握电子与原子碰撞的微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。

三、实验原理1. 根据量子理论，原子只能处于一系列不连续的能量状态，即定态。

2. 当基态原子与带一定能量的电子发生碰撞时，可以使原子从基态跃迁到高能态。

3. 电子在加速电压U的作用下获得能量，当其能量等于或大于第一激发态能量E1时，即可实现跃迁。

四、实验器材1. 弗兰克-赫兹实验仪2. 氩气瓶3. 数字电压表4. 数字电流表5. 计时器6. 连接线和导线五、实验步骤1. 检查实验仪器的完整性，确保实验仪正常工作。

2. 打开氩气瓶，调节气体压力至实验要求。

3. 调节加速电压和减速电压，使电子在电场中加速和减速。

4. 逐渐增加加速电压，观察输出电流的变化。

5. 记录输出电流与加速电压的关系曲线。

6. 根据曲线确定氩原子的第一激发电势。

六、实验数据与分析1. 记录实验过程中输出电流与加速电压的关系曲线。

2. 分析曲线，确定氩原子的第一激发电势。

3. 计算实验误差，分析误差来源。

七、实验结果1. 氩原子的第一激发电势为：XXX eV。

2. 实验误差为：XXX %。

八、实验讨论1. 分析实验结果与理论值的差异，探讨误差来源。

2. 讨论实验过程中可能出现的异常现象，分析原因。

3. 总结实验过程中学到的知识，对实验原理进行深入理解。

九、结论1. 通过实验测量，验证了原子能级的存在，加深了对量子化概念的理解。

2. 掌握了电子与原子碰撞的微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。

十、参考文献1. 王家骐，张洪涛. 基础物理实验[M]. 北京：高等教育出版社，2010.2. 张志敏，刘志勇，陈国良. 基础物理实验教程[M]. 北京：科学出版社，2008.3. 弗兰克-赫兹实验原理及装置介绍[EB/OL]. /frank-hertz.html，2022-10-01.十一、附录1. 实验数据记录表2. 实验曲线图3. 误差分析报告（注：以上模板仅供参考，具体实验内容可根据实际情况进行调整。

弗兰克-赫兹实验报告12页一、实验简介弗兰克-赫兹实验是用于研究原子中的电子能级的实验，由德国物理学家弗兰克和赫兹于1914年首次进行。

该实验基于能量量子化的概念，对气体中电子的能级结构进行了实验研究。

实验中使用汞气作为气体样品，并观察了在逐渐递增的电压下电子的能量变化以及电子在经过汞原子时的散射现象。

本实验在原子物理学以及量子力学发展历史上具有里程碑的意义。

二、实验原理1.能量量子化在原子中，电子所拥有的能量和它的运动状态是量子化的，因此它们只存在于特定的能量状态中。

这些能量状态被称为能级，其能量可以通过光子吸收和辐射来进行变化。

2.汞原子的能级汞原子是大型原子，其中包含80个电子，因此具有复杂的能级结构。

常见的汞原子能级包括原子的基态以及第一、第二、第三激发态等。

在本实验中，我们将重点关注第一激发态，其能量为4.9电子伏。

3.散射现象在电子经过汞原子时，它们将与原子中的电子进行散射，影响它们的移动方向和能量。

通过观察不同电压下电子在汞蒸汽中的散射情况，可以研究电子在汞原子中的散射过程以及不同能级的存在情况。

三、实验步骤1.设备调试首先对设备进行调试，检查电源、电压计、放大器等设备是否正常运行。

2.样品处理使用灯丝对汞样品进行加热，使其升华产生汞性气体。

3.电子管与样品接触将电子管的阳极与汞样品接触，使电子通过样品并进行散射。

4.电压递增逐渐递增电压，观察电子的能量变化以及电子在经过汞原子时的散射情况。

5.测量数据通过放大器和电压计来测量电压和电流等数据，记录不同电压下电流和电压之间的关系。

四、数据分析通过测量数据可以得到不同电压下汞蒸汽中散射电子的动能，进一步可以得知电子在不同能级中的能量情况。

例如，在电压为10伏的情况下，当电流增大时，证明散射电子的动能增加，这表明电子已经达到第一激发态能级。

当电压增加到50伏时，电流在急剧减小，这表明散射电子已经失去了能够到达下一个能级所需的能量。

从而可以推断出汞原子存在第一激发态能级。

一、实验背景弗兰克-赫兹实验是由德国物理学家W.弗兰克和G.赫兹于1914年进行的，该实验旨在研究电子在电场作用下的运动规律，并证明原子能级的存在。

实验通过测量电子与原子碰撞时的能量交换，揭示了原子内部结构的量子化特性。

二、实验目的1. 测量氩原子的第一激发电势，证明原子能级的存在；2. 加深对量子化概念的认识；3. 学习电子与原子碰撞微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。

三、实验原理1. 原子能级理论：根据玻尔理论，原子只能长时间地处于一些稳定的状态，称为定态。

原子在这些状态时，不发射或吸收能量；各定态有一定的能量，其数值是彼此分隔的。

原子的能量只能从一个定态跃迁到另一个定态。

2. 电子与原子碰撞：当电子在电场作用下加速时，会获得动能。

当具有一定能量的电子与原子碰撞时，会发生能量交换。

若电子传递给原子的能量恰好等于原子从一个定态跃迁到另一个定态所需的能量，则原子会被激发。

3. 激发电势：原子从一个定态跃迁到另一个定态所需的能量称为激发电势。

在本实验中，测量氩原子的第一激发电势，即从基态跃迁到第一激发态所需的能量。

四、实验装置1. 夫兰克-赫兹管：由阴极、阳极、栅极和充有氩气的真空管组成。

阴极发射电子，阳极接收电子，栅极控制电子流。

2. 加速电压：通过调节加速电压，使电子在电场作用下获得不同动能。

3. 电流计：测量电子流过夫兰克-赫兹管时的电流。

4. 数据采集系统：用于记录电流与加速电压的关系。

五、实验步骤1. 将夫兰克-赫兹管接入实验电路，调整加速电压，使电子获得不同动能。

2. 测量电子流过夫兰克-赫兹管时的电流，记录数据。

3. 改变加速电压，重复步骤2，得到一系列电流与加速电压的关系曲线。

4. 分析数据，确定氩原子的第一激发电势。

六、实验结果与分析1. 实验结果显示，电流与加速电压的关系曲线呈阶梯状。

当加速电压低于第一激发电势时，电流几乎为零；当加速电压等于第一激发电势时，电流出现突变；当加速电压高于第一激发电势时，电流逐渐增大。

一、实验背景弗兰克赫兹实验是由德国物理学家夫兰克和赫兹于1914年进行的实验，该实验旨在通过观察电子与气体原子碰撞后电子能量变化，验证原子能级的存在。

实验结果对于原子物理和量子力学的发展具有重要的意义。

二、实验目的1. 验证原子能级的存在；2. 研究电子与气体原子碰撞的能量交换；3. 深入了解原子内部结构的量子化特性。

三、实验原理根据波尔原子模型理论，原子中电子在特定轨道上运动时，具有确定的能量值，即能级。

当电子与原子碰撞时，可能会发生能量交换，从而使电子从低能级跃迁到高能级。

实验中，通过测量电子与气体原子碰撞后的能量变化，可以验证原子能级的存在。

四、实验方法1. 实验装置：实验装置主要包括电子枪、气体室、阳极、阴极和示波器等。

2. 实验步骤：（1）将氩气充入气体室，使其成为稀薄气体；（2）调节电子枪的电压，使电子从阴极发射出来；（3）通过调节阳极电压，控制电子与气体原子碰撞；（4）观察示波器上的电流变化，记录电流与加速电压的关系；（5）改变气体室的温度，重复实验。

五、实验结果1. 电流与加速电压的关系：实验结果显示，当加速电压较低时，电流随电压的增加而增加；当加速电压达到一定值时，电流不再随电压增加而增加，呈现饱和状态。

这说明电子与气体原子碰撞后，能量交换达到平衡，电子无法继续从高能级跃迁到更高能级。

2. 第一激发电位：通过实验数据，测量得到氩原子的第一激发电位为15.8V，与理论值15.76V相符。

3. 温度对实验结果的影响：实验发现，随着气体室温度的升高，第一激发电位有所降低。

这是因为温度升高导致原子振动加剧，使得电子与原子碰撞的能量交换更加困难。

六、实验结论1. 弗兰克赫兹实验验证了原子能级的存在，证明了原子内部能量是量子化的；2. 实验结果与波尔原子模型理论相符，为量子力学的发展奠定了基础；3. 实验结果表明，电子与气体原子碰撞后，能量交换是有限度的，存在能量阈值。

七、实验总结弗兰克赫兹实验是一项经典的物理实验，其结果对于原子物理和量子力学的发展具有重要的意义。

弗兰克赫兹实验报告内容弗兰克赫兹实验报告内容弗兰克-赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持，那么，下面是CN人才公文网小编给大家整理收集的弗兰克赫兹实验报告内容，供大家阅读参考。

弗兰克赫兹实验报告内容1仪器弗兰克-赫兹管(简称F-H管)、加热炉、温控装置、F-H管电源组、扫描电源和微电流放大器、微机X-Y记录仪。

F-H管是特别的充汞四极管，它由阴极、第一栅极、第二栅极及板极组成。

为了使F-H管内保持一定的汞蒸气饱和蒸气压，实验时要把F-H管置于控温加热炉内。

加热炉的温度由控温装置设定和控制。

炉温高时，F-H管内汞的饱和蒸气压高，平均自由程较小，电子碰撞汞原子的概率高，一个电子在两次与汞原子碰撞的间隔内不会因栅极加速电压作用而积累较高的能量。

温度低时，管内汞蒸气压较低，平均自由程较大，因而电子在两次碰撞间隔内有可能积累较高的能量，受高能量的电子轰击，就可能引起汞原子电离，使管内出现辉光放电现象。

辉光放电会降低管子的使用寿命，实验中要注意防止。

F-H管电源组用来提供F-H管各极所需的工作电压。

其中包括灯丝电压UF，直流1V~5V连续可调;第一栅极电压UG1，直流0~5V连续可调;第二栅极电压UG2，直流0~15V连续可调。

扫描电源和微电流放大器，提供0~90V的手动可调直流电压或自动慢扫描输出锯齿波电压，作为F-H管的加速电压，供手动测量或函数记录仪测量。

微电流放大器用来检测F-H管的板流，其测量范围为10^-8A、10^-7A、10^-6A三挡。

微机X-Y记录仪是基于微机的集数据采集分析和结果显示为一体的仪器。

供自动慢扫描测量时，数据采集、图像显示及结果分析用。

原理玻尔的原子理论指出:①原子只能处于一些不连续的能量状态E1、E2……，处在这些状态的原子是稳定的，称为定态。

原子的能量不论通过什么方式发生改变，只能是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时，它将发射或吸收辐射的频率是一定的。

弗兰克赫兹实验报告一、实验目的了解弗兰克赫兹实验的原理和方法，通过实验测量氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在。

二、实验原理弗兰克赫兹实验是用一定能量的电子去轰击原子，通过测量电子与原子碰撞过程中的能量损失，来研究原子的能级结构。

当电子与原子发生非弹性碰撞时，电子损失的能量等于原子的激发能。

在本实验中，电子在加速电场中获得能量，然后与氩原子碰撞。

如果电子的能量小于氩原子的第一激发能，碰撞为弹性碰撞，电子能量几乎不变。

当电子能量达到氩原子的第一激发能时，会发生非弹性碰撞，电子损失能量，导致电流下降。

通过测量电流随加速电压的变化，可以得到氩原子的第一激发电位。

三、实验仪器弗兰克赫兹实验仪，包括充氩的弗兰克赫兹管、加热炉、微电流放大器、电压扫描电源等。

四、实验步骤1、连接实验仪器，打开电源，预热仪器一段时间。

2、调节加热炉温度，使弗兰克赫兹管中的氩气达到合适的工作状态。

3、调节电压扫描电源，设置起始电压、终止电压和扫描步长。

4、观察微电流放大器的示数，记录电流随加速电压的变化数据。

5、改变扫描步长，重复实验，获取多组数据。

五、实验数据及处理以下是一组实验测量得到的电流 I 随加速电压 U 的变化数据：｜加速电压 U（V）｜电流 I（μA）｜｜：：｜：：｜｜ 10 ｜ 20 ｜｜ 20 ｜ 35 ｜｜ 30 ｜ 50 ｜｜ 40 ｜ 70 ｜｜ 50 ｜ 85 ｜｜ 60 ｜ 60 ｜｜ 70 ｜ 45 ｜｜ 80 ｜ 75 ｜｜ 90 ｜ 60 ｜｜ 100 ｜ 40 ｜以加速电压 U 为横坐标，电流 I 为纵坐标，绘制电流电压曲线。

从曲线中可以明显看到电流出现多次下降，相邻两次下降对应的电压差值近似相等，这个差值即为氩原子的第一激发电位。

通过对数据的分析和计算，得到氩原子的第一激发电位约为_____V。

六、实验误差分析1、温度的影响：实验中弗兰克赫兹管的温度对氩原子的状态有影响，如果温度不稳定或偏离最佳值，可能导致实验结果的偏差。

一、实验目的1. 测量氩原子的第一激发电势，证明原子能级的存在，从而加深对量子化概念的认识。

2. 加深对热电子发射的理解，学习将电子与原子碰撞微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。

二、实验原理1. 原子能级与量子化概念根据玻尔原子理论，原子中的电子只能处于特定的能级上，不能处于能级之间的任意状态。

当电子从低能级跃迁到高能级时，需要吸收一定的能量，这个能量称为激发能量。

而当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出与能量差相对应的电磁波。

这种能量交换的过程满足量子化条件，即能量交换是量子化的。

2. 弗兰克-赫兹实验原理弗兰克-赫兹实验通过研究电子与原子碰撞的过程，测量了电子与原子碰撞后能量交换的情况。

实验中，电子在电场中被加速，然后与稀薄气体中的原子发生碰撞。

根据能量守恒定律，碰撞前后电子与原子的总能量应保持不变。

当电子与原子碰撞时，电子将部分能量转移给原子，使原子从低能级跃迁到高能级。

此时，电子的动能减小，而原子的能量增加。

当电子的动能等于或大于原子的激发能量时，原子被激发，发生能级跃迁。

三、实验装置与步骤1. 实验装置实验装置主要包括弗兰克-赫兹管、电源、示波器、电压表、电流表等。

弗兰克-赫兹管是一个真空玻璃管，其中放置有稀薄气体（如氩气）和两个电极。

一个电极作为阴极，另一个电极作为阳极。

通过调节电源，可以改变电子在电场中的加速电压。

2. 实验步骤（1）将弗兰克-赫兹管抽成真空，并充入一定压力的氩气。

（2）接通电源，调节加速电压，使电子在电场中被加速。

（3）通过示波器观察电子与原子碰撞后的能量交换情况，记录电流与电压的关系。

（4）改变加速电压，重复实验，观察电流与电压的关系变化。

四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了一系列电流与电压的关系曲线。

在电压较低时，电流随着电压的增加而增加。

当电压达到某一值时，电流不再随电压增加而增加，这个电压值称为激发电压。

激发电压对应于原子的第一激发能级。

一、实验目的1. 测量氩原子的第一激发电势，证明原子能级的存在。

2. 深化对量子化概念的认识。

3. 加深对热电子发射的理解，学习将电子与原子碰撞微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。

二、实验原理弗兰克-赫兹实验是德国物理学家W.弗兰克和G.赫兹于1914年提出的，旨在研究电子在电场作用下的运动规律。

实验中，电子从热电子发射源发射出来，经过加速电场加速后，轰击稀薄气体中的原子。

当电子的能量与原子的第一激发能相等时，电子会与原子发生非弹性碰撞，将能量转移给原子，使原子从基态跃迁到第一激发态。

根据能量守恒定律，电子在碰撞过程中损失的能量等于原子第一激发能。

通过测量电子的能量损失，可以确定原子的第一激发能，从而证明原子能级的存在。

三、实验仪器与装置1. 实验仪器：弗兰克-赫兹管（简称F-H管）、加热炉、温控装置、F-H管电源组、扫描电源和微电流放大器、微机X-Y记录仪。

2. 实验装置：将F-H管置于加热炉中，加热炉温度由温控装置设定和控制。

F-H管由阴极、第一栅极、第二栅极及板极组成，通过调整栅极电压控制电子的运动。

四、实验步骤1. 将F-H管置于加热炉中，调节加热炉温度至设定值。

2. 连接F-H管电源组，调整灯丝电压、第一栅极电压和第二栅极电压。

3. 开启F-H管电源，调节扫描电源，使电子能量逐渐增加。

4. 观察微电流放大器显示的电流值，记录电子能量与电流值对应的数据。

5. 根据实验数据，绘制电流-电压曲线，分析曲线特征。

五、实验结果与分析1. 实验数据：根据实验测得的电流-电压曲线，可得到氩原子的第一激发电势约为4.9V。

2. 分析：实验结果表明，在4.9V的电压下，电子与氩原子发生非弹性碰撞，使原子从基态跃迁到第一激发态。

这证明了原子能级的存在，符合量子化概念。

六、实验总结1. 本实验成功测量了氩原子的第一激发电势，证明了原子能级的存在。

2. 通过实验，加深了对量子化概念的认识，理解了电子与原子碰撞的微观过程。

弗兰克-赫兹实验一 实验目的通过测定汞原子的第一激发电位，证明原子能级存在。

二 实验原理 1 激发电势 玻尔的原子能级理论（1）原子只能长时间的停留在一些稳定的状态，（简称定态）。

原子在这些状态时，不发射或吸收能量；各定态有一定的能量，其数值是彼此分隔的。

原子的能量不论通过什么方式发生改变，它只能从一个定态跃迁到另一个定态。

（2） 原子从一个定态跃迁到了另一个定态而发射或吸收一定的能量，辐射频率是一定的，满足n m E E hv -= （1）原子实现能级跃迁的途径之一，就是通过具有一定能量的电子与原子碰撞的方式来实现的。

设初速度为零的电子在电势差为U 的加速电场作用下，获得的能量为eU ，当具有这种能量的电子与稀薄气体中的原子发生碰撞时，就会发生能量交换，如以E 1带表汞原子的基态能量，E 2代表汞原子第一激发态的能量，那么当汞原子从电子传递来的能量恰好为120E E eU -= （2）时，汞原子就会从基态跃迁到第一激发态。

相应的电势差称为汞的第一激发电势（中肯电势）。

夫兰克-核子实验原理如图1示。

U GK /VI A /nA图3夫兰克-赫兹管第一激发电势的I A -U GK 曲线在充汞的夫兰克赫兹管中，电子有阴极发出，阴极K 和栅极G 之间的加速电压U GK 供电子加速。

在板极A 和栅极G 之间加有拒斥电压U AG 。

管子空间电位分布如图2示。

当电子通过KG 空间进入GA 空间时，如果有较大的能量（≥eU AG ），就能冲过反向拒斥电场而到达板极形成电流，为微电流计PA 检测出。

如果电子在KG 空间与汞原子碰撞，把自己的一部分能量给了汞原子而使后者激发的话，电子本身剩余的能量很少，以致功过栅极后不足以克服拒斥电场而被折回到栅极。

这时，通过微电流计的电流将显著的减小。

实验时，观察电流计的电流随U GK 逐渐增加时的现象。

如果原子能级确实存在的话，而且基态与第一激发态有确定的能量差，就能观察到如图3示的I A -U GK 曲线。

弗兰克赫兹实验报告一、实验目的本实验旨在通过研究电子与原子的碰撞过程，测量汞原子的第一激发电位，从而验证原子能级的存在。

二、实验原理1、弗兰克赫兹实验原理图弗兰克赫兹实验的原理图如图 1 所示。

在充汞的玻璃管中，电子由热阴极 K 发出，在 K 和栅极 G 之间加上正向电压 UGK，形成加速电场，使电子加速。

在 G 和接收极 A 之间加反向电压 UGA，形成减速电场，只有能量足够大的电子才能克服这个电场到达A 极，形成电流。

2、电子与原子的碰撞当电子的能量小于汞原子的第一激发能时，电子与汞原子发生弹性碰撞，电子能量几乎不变。

当电子能量达到或超过汞原子的第一激发能时，电子与汞原子发生非弹性碰撞，电子将一部分能量传递给汞原子，使其从基态跃迁到第一激发态，电子自身的能量则显著减小。

3、电流电压特性曲线通过改变 UGK 的大小，测量相应的电流 IA，得到电流电压（IA UGK）特性曲线。

在曲线中，会出现一系列电流的峰值和谷值，相邻峰值或谷值之间的电压差即为汞原子的第一激发电位。

三、实验仪器弗兰克赫兹实验仪、示波器。

四、实验步骤1、仪器连接与预热将弗兰克赫兹实验仪与示波器正确连接，接通电源，预热约 30 分钟，使仪器工作稳定。

2、调整参数（1）调节灯丝电压 Uf，使阴极发射适量的电子。

（2）调节控制栅极电压 UG1K 和拒斥电压 UGA，使电流显示在合适的范围。

3、测量数据缓慢调节加速电压 UGK，从 0 开始逐渐增大，同时观察示波器上的电流信号，记录电流出现峰值和谷值时对应的电压值。

测量多个周期的数据。

4、数据处理根据记录的数据，绘制 IA UGK 特性曲线，通过分析曲线，确定汞原子的第一激发电位。

五、实验数据记录与处理1、实验数据记录表 1 实验数据记录表｜ UGK（V）｜ IA（μA）｜｜｜｜｜ 10 ｜ 02 ｜｜ 20 ｜ 05 ｜｜ 30 ｜ 10 ｜｜ 40 ｜ 20 ｜｜ 50 ｜ 35 ｜｜ 60 ｜ 50 ｜｜ 70 ｜ 65 ｜｜ 80 ｜ 80 ｜｜ 90 ｜ 95 ｜｜ 100 ｜ 110 ｜｜ 110 ｜ 125 ｜｜ 120 ｜ 140 ｜｜ 130 ｜ 155 ｜｜ 140 ｜ 170 ｜｜ 150 ｜ 185 ｜｜ 160 ｜ 200 ｜｜ 170 ｜ 215 ｜｜ 180 ｜ 230 ｜｜ 190 ｜ 245 ｜｜ 200 ｜ 260 ｜2、数据处理根据实验数据，绘制 IA UGK 特性曲线，如图 2 所示。

一、实验目的1. 测量氩原子的第一激发电势，证明原子能级的存在，从而加深对量子化概念的认识。

2. 加深对热电子发射的理解，学习将电子与原子碰撞微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。

二、实验原理1. 波尔原子模型理论：根据量子理论，原子只能处在一系列不连续的能量状态，称为定态。

相应的定态能量称为能级。

原子的能量要发生变化，必须在两个定态之间以跃迁的方式进行。

当基态原子与带一定能量的电子发生碰撞时，可以使原子从基态跃迁到高能态。

2. 氩原子的第一激发电位：氩原子的第一激发态是距基态最近的一个能态。

根据玻尔理论，第一激发态能量E1与基态能量E0之间的能量差为E1 - E0 = hν，其中h为普朗克常数，ν为跃迁时吸收或发射的电磁波频率。

3. 弗兰克-赫兹实验原理：通过测量电子在电场作用下的运动规律，研究电子与氩原子碰撞的微观过程。

当电子的能量足够克服减速电压VG2P形成的电场时，就能穿过栅极G2到达板极P，形成板极电流Ip。

实验中，随着加速电压VG2K的增加，电子的能量逐渐增大，当电子能量达到或超过第一激发电位时，电子与氩原子发生碰撞，使原子从基态跃迁到第一激发态，从而引起板极电流的周期性变化。

三、实验仪器与设备1. 弗兰克-赫兹实验仪：包括阴极、栅极、板极、加速电压和减速电压调节装置、示波器等。

2. 氩气：用于提供实验所需的稀薄气体环境。

3. 低压电源：为实验仪提供稳定的电源。

4. 示波器：用于观察板极电流随加速电压的变化。

四、实验步骤1. 连接实验仪，确保各部分连接正确。

2. 调节加速电压VG2K和减速电压VG2P，使它们分别为0V和负值。

3. 打开低压电源，缓慢增加加速电压VG2K，观察示波器上板极电流Ip的变化。

4. 当板极电流Ip出现周期性变化时，记录此时对应的加速电压VG2K值。

5. 改变减速电压VG2P，重复步骤3和4，观察板极电流Ip的变化，记录对应的加速电压VG2K值。

6. 重复实验多次，确保数据的可靠性。

一、实验目的1. 测量氩原子的第一激发电势，验证原子能级的存在。

2. 加深对量子化概念的理解。

3. 掌握原子碰撞激发和测量的方法。

二、实验原理弗兰克-赫兹实验基于玻尔的原子能级理论。

根据该理论，原子只能长时间地停留在一些稳定的能级上，称为定态能级。

当电子从低能级跃迁到高能级时，需要吸收一定的能量，这个能量等于两能级之间的能量差。

通过实验测量电子与原子碰撞时能量的交换情况，可以证明原子能级的存在。

实验中，我们采用慢电子与稀薄气体中原子碰撞的方法。

实验装置包括弗兰克-赫兹管、加热炉、温控装置、电源组、扫描电源和微电流放大器等。

三、实验步骤1. 将弗兰克-赫兹管置于加热炉中，调节炉温至实验要求。

2. 调节灯丝电压、第一栅极电压和第二栅极电压，使管内保持一定的汞蒸气饱和蒸气压。

3. 打开电源，调节扫描电源，使电子在加速电压作用下获得足够的能量。

4. 逐渐增加加速电压，观察输出电流的变化。

5. 记录输出电流与加速电压的关系，分析实验数据。

四、实验结果与分析实验结果显示，当加速电压逐渐增加时，输出电流也随之增加。

当加速电压达到一定值时，输出电流突然减小，并保持不变。

这说明电子与汞原子发生了碰撞，将能量传递给汞原子，使其从低能级跃迁到高能级。

这个能量等于两能级之间的能量差，即第一激发电势。

根据实验数据，我们计算得出氩原子的第一激发电势约为16.5V。

这与理论值相符，证明了原子能级的存在。

五、实验结论1. 通过弗兰克-赫兹实验，我们验证了原子能级的存在，加深了对量子化概念的理解。

2. 实验结果表明，原子能级是分立的，电子与原子碰撞时能量交换是量子化的。

3. 弗兰克-赫兹实验是研究原子内部结构的重要手段，对于近代物理学的发展具有重要意义。

六、实验体会通过本次实验，我深刻体会到以下两点：1. 实验是验证理论的重要手段。

在实验过程中，我们需要仔细观察实验现象，分析实验数据，从而得出结论。

2. 实验过程中，我们需要严谨、细致，以确保实验结果的准确性。

弗兰克赫兹实验报告弗兰克赫兹实验报告欢迎来到CN人才公文网，下面是小编给大家整理的弗兰克赫兹实验报告，仅供参考。

弗兰克赫兹实验报告1姓名：xxx学号：xxxxxxxxxx 班级：本硕xxx班实验日期：xxx年10 月13日夫兰克-赫兹实验【实验目的】1、测量氩原子的第一激发电势，证明原子能级的存在，从而加深对量子化概念的认识。

2、加深对热电子发射的理解，学习将电子与原子碰撞微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。

【历史背景】1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核模型。

1913年，玻尔将普朗克量子假说运用到原子有核模型，建立了与经典理论相违背的两个重要概念：原子定态能级和能级跃迁概念。

电子在能级之间迁跃时伴随电磁波的吸收和发射，电磁波频率的大小取决于原子所处两定态能级间的能量差，并满足普朗克频率定则。

随着英国物理学家埃万斯(E.J.Evans)对光谱的研究，玻尔理论被确立。

1914年，德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用慢电子与稀薄气体中原子碰撞的方法(与光谱研究相独立)，简单而巧妙地直接证实了原子能级的存在，并且实现了对原子的可控激发。

1925年，由于他二人的卓越贡献，他们获得了当年的诺贝尔物理学奖。

夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手段之一。

所以，在近代物理实验中，仍把它作为传统的经典实验。

【实验原理】根据玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的稳定状态之中，其中每一种状态相应于一定的能量值Ei(i=1,2,3‥)，这些能量值称为能级。

最低能级所对应的状态称为基态，其它高能级所对应的态称为激发态。

当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时就会吸收或辐射一定频率的电磁波，频率大小决定于原子所处两定态能级间的能量差，并满足普朗克频率选择定则：( h为普朗克常数)本实验中是利用一定能量的电子与原子碰撞交换能量而实现，并满足能量选择定则：ev=E-E(1) 110E为第一激发能量(第一激发态是距基态最近的一个能态)，E为基态能量，ev为该原子第一激发能。