弗兰克赫兹实验报告注意事项

弗兰克-赫兹实验

一．实验目的

测量F-H管传统情况下加速电压与板极电流的关系曲线。 二．实验原理 1.激发电势

(1)玻尔的原子理论

原子只能较长地停留在定态，原子在这些状态时，不发射也不吸收能量。各定态有一定的能量，其数值是彼此分割的。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。

原子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收辐射时，辐射频率是一定的，如果用

Em和En分别表示有关两定态的能量，辐射的频率?决定如下关系：

h??Em?En

式中，h为普朗克常量，为了使原子从低能级向高能级跃迁，可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换的办法来实现。

（2）设初速度为零的电子在电势差为U0的加速电场作用下，获得能量

eU0，当具有这种能量的汞电子与稀薄气体的原子发生碰撞时，就会发生能量

交换。如以E1代表汞原子的基态能量，E2代表汞原子的第一激发态能量，那么当汞原子吸收从电子传递来的能量恰为

eU0?E2?E1 （1）

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。测定出这个电势差U0，就可以根据公式（1）求出汞原子的基态和第一激发态之

弗兰克—赫兹实验

一、实验的历史背景

1913年丹麦物理学家玻尔（N?Bohr）提出了原子能级的概念并建立了原子模型理论。

玻尔认为，原子内部存在稳定的量子态，电子在量子态之间跃迁时伴随着电磁波的吸收和发射，即有

?E = Em?En （1）

对于外界提供的能量，只有满足原子跃迁到高能级的能级差，原子才吸收并跃迁，否则不吸收。

弗兰克与赫兹认为，用电子束激发原子，如果原子只能处于某些分立的能态，那么实验一定会显示：只有某种能量的电子能引起原子的激发。

1914年德国物理学家弗兰克（J?Franck）和赫兹（G?Hertz）用慢电子穿过汞蒸气的实验，测定了汞原子的第一激发电位，从而证明了原子分立能态的存在。后来他们又观测了实验中被激发的原子回到正常态时所辐射的光，测出的辐射光的频率很好地满足了玻尔理论。弗兰克—赫兹实验的结果为玻尔理论提供了直接证据。

但是他们1914年的实验装置有一缺点：电子的动能难以超过4.9eV，一旦被加速达到4.9eV，就将与汞原子碰撞而失去能量，这样，就无法使汞原子受激发达到更高的能态，以至于只能证实汞原子的4.9eV这一个量子态。

1920年，弗兰克将原先的实

弗兰克赫兹实验

亡灵 311300

【实验目的】

通过测定氩原子等元素的第一激发电位（即中肯电位），证明原子能级的存在。

【仪器用具】

ZKY-FH-2型智能弗兰克-赫兹实验仪、SS-7802型双踪示波器

【实验原理】

玻尔提出的原子理论指出：

（1）原子只能较长就地停留在一些稳定状态（简称为稳态）。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，期数值是彼此分隔的。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时，辐射频率是一定的。如果用Em和En分别代表有关两定态的能量的话，辐射的频率?决定于如下关系：

h??Em?En （23-1） 式中，普朗克常量h?6.63?10J?s。

为了使原子从低能级向高能级跃迁，可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换的办法来实现。设初速度为零的电子在电位差为U0的加速电场作

2-2弗兰克—赫兹实验

【实验简介】

1913年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福原子核模型的基础上，结合普朗克量子理论，提出了原子能级的概念并建立了原子模型理论，成功地解释了原子的稳定性和原子的线状光谱理论。该理论指出，原子处于稳定状态时不辐射能量，当原子从高能态（能量Em）向低能态（能量En）跃迁时才辐射。辐射能量满足?E = Em?En 对于外界提供的能量，只有满足原子跃迁到高能级的能级差，原子才吸收并跃迁，否则不吸收。

1914年德国物理学家弗兰克和赫兹用慢电子穿过汞蒸气的实验，测定了汞原子的第一激发电位，从而证明了原子分立能态的存在。后来他们又观测了实验中被激发的原子回到正常态时所辐射的光，测出的辐射光的频率很好地满足了玻尔理论。弗兰克—赫兹实验的结果为玻尔理论提供了直接证据。

玻尔因其原子模型理论获1922年诺贝尔物理学奖，而弗兰克与赫兹的实验也于1925年获诺贝尔物理学奖。 【实验目的】

1、测量氩原子的第一激发电位；证实原子能级的存在，加深对原子结构的了解；

2、了解在微观世界中，电子与原子的碰撞和能量交换过程几率及影响因素。

【预习思考题】

1． 2．

【实验仪器】

DH4507智能型弗兰克-赫兹实验仪，示波器

DH4507智能

弗兰克—赫兹实验思考题答案

[预习思考题]

1、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。

2、为什么I G2A－U G2K曲线上的各谷点电流随U G2K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U G2K的增大，这些电子的能量增大，因此在I G2A－U G2K曲线上的各谷点电流也随着增大。

[实验后思考题]

1、温度对充汞F－H管的I G2A－U G2K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I G2A电流减小。

２、在I G2A－U G2K曲线上，为什么对

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实验步骤和注意事项

实验步骤和注意事项：

1、认识光具座，将实验器材按蜡烛、凸透镜、光屏的顺序放置． (将凸透镜放在中间整数的位置上)

2、注意调节它们的高度，使烛焰、透镜中心和光屏中心在一条与光具座平行的直线上．（原因是什么？）

3、将蜡烛火焰与透镜的距离由远及近，即物距由大到小移动．观察成像特点并记录． (注意: 1、尽量多次测量； 2、光屏上的像必须调到最清晰的状态。

) 分析数据，比较物距和焦距的关系，得出成放大、倒立像的条件和缩小、倒立像的条件．成像的特点透镜焦距物距 u （范围）像距 v (范围) 正立、倒立放大、缩小虚像、实像u2f 2f vf 倒立缩小实像 U=2f v=2f 倒立等大实像 2f uf v2f 倒立放大实像 U=f / 不成像 f=10cm uf / 正立放大虚像特别注意以下问题：

（1）在物距是两倍焦距时成的像不和物体大小相等。

（2）物体在一倍焦距上不能成像的原因。

（3）物

食品化学实验相关事项

一、实验室规则

1．每个同学都应该自觉遵守课堂纪律，维护课堂秩序，不迟到，不早退，不大声谈笑。不穿高跟鞋和皮肤暴露较多的衣服。

2．实验前必须认真预习，熟悉本次实验的目的、原理、操作步骤，懂得每一操作步骤的意义和了解所用仪器的使用方法，否则不能开始实验。

3．实验过程中要听从教师的指导，严肃认真地按操作规程进行实验，并把实验结果和数据及时、如实记录在实验记录本上，文字要简练、准确。完成实验后经教师检查同意，方可离开实验室。

4．实验台面应随时保持整洁，仪器、药品摆放整齐。公用试剂用完后，应立即盖严放回原处。勿使试剂、药品洒在实验台面和地上。实验完毕，仪器洗净放好，将实验台面抹拭干净，才能离开实验室。

5．使用仪器、药品、试剂和各物品必须注意节约。洗涤和使用仪器时，应小心仔细，防止损坏仪器。使用贵重精密仪器时，应严格遵守操作规程，发现故障须立即报告教师，不得擅自动手检修。

6．实验室内严禁吸烟、进食！加热用的电炉应随用随关，严格做到：人在炉火在，人走炉火关。乙醇、丙酮、乙醚等易燃品不能直接加热，并要远离火源操作和放置。实验完毕，应立即拨去电炉开关和关好水笼头，拉下电闸。离开实验室以前应认真、负责地进行检查水电，严防发生安全

广东第二师范学院学生实验报告

院（系）名称 物理系 姓名 班别 11物理本四B 专业名称 物理教育 学号 实验课程名称 近代物理实验 实验项目名称 弗兰——赫兹实验 实验时间 2014年 4 月 1日 实验地点 物理楼六楼 实验成绩 指导老师签名 果与分析、实验心得 游富 115506020 内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结一.实验目的 1、了解弗兰克--赫兹实验的原理和方法； 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、实验使用仪器与材料 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、温度计 三、实验步骤 1． 正确连接电路； 2． 启动预热与控温： 使加热炉温度稳定在适当值（此值可由实验室给出），以保证在此温度下有利于电子激发汞原子到3P1态，并将激发到高能态和电离的概率限制到最小（在炉温达到设定值以前，先不要通电测量）。 3． 手动测量； 4. 调节电压，记录数据； 5. 绘制曲线 ； 四、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等） U(V) 0 1 1.1 1.4 1.5 1.7 1.8

一． 实验项目名称

亥姆霍兹线圈磁场 二． 实验目的

1.掌握霍尔效应原理测量磁场。

2.测量单匝载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。 三． 实验原理

1.载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的的磁场 （1）载流圆线圈磁场

根据比奥-萨伐尔定律，载流圆线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点磁场强度B为

B??0N0IR2(R2?x)322

式中?0?4??10?7Hm为真空磁导率，R为线圈的平均半径,N0为线圈的匝数,I为通过线圈的电流,x为轴线上某点到圆心O的距离。因此它在轴线上磁场分布如图25-1所示.

B Y

I B X

图25-1

（2）亥姆霍兹线圈

所谓亥姆霍兹线圈是两个相同的圆线圈，彼此平行且共轴，通以同方向电流I,理论计算证明:当线圈见距a等于线圈半径时,两线圈合磁场在轴线上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，如图25-2所示，这种均匀磁场在工程运用和科学实验中应用十分广泛。

B Y

B X

图25-2

2.霍尔效应法测磁场

资源二室四平地区二类调查注意事项

1、外业前，各组组长负责检查各项资料及工作程序准备是否齐全。各单位要与

相临单位进行接图，防止外业出现错、漏。

2、应充分收集利用局方掌握的与本次调查相关的各种资料和信息，对调查单位的情况进行充分的了解，保证工作的顺利开展。

3、样地除落入大片耕地外，其它都应现地落实。改设样地的GPS坐标值一般应为“00”点。样地地类是按中心点小班地类确定，当样地落在小班边缘时要注意地类的确定。

4、样地应进行有林地成数计算，计算过程可记录在样地最后一页（即样地位置图的背面），精确到0.1。

5、当一个乡镇内含有多个国营林场时，要注意区分。

6、各级被调查单位驻址、非林地小班的四旁树、新修建的主要道路和水渠等，调查时不要漏。部分道路和渠在卫片上分辨不清的，要现地落实，并及时修改线图。

7、林带不要含跨公路、铁路、水渠等扣面积的非林地线性小班。

8、明确小班因子借用条件。林带小班借用因子后，林带宽度仍需实测。借用的小班号在备注栏注明。

9、做样圆时，严格用皮尺实测样木距离，禁止目测。

10、能使用PDA调绘的，要注意原始数据（包括小班、样圆、样带、角规、踩点

数据）的备份，注意严格按程序要求的步骤操作，避免因操作失误引起错误。