弗蘭克赫茲實驗 Ip-Ug2k曲線為什么呈周期性變化?曲線的峰值為什么越來越高?
弗蘭克赫茲實驗 Ip-Ug2k曲線為什么呈周期性變化?曲線的峰值為什么越來越高?
加速電壓Ua剛開始升高時,極板電流也隨之升高,直到加速電壓Ua等于或者稍大于Ar原子的**激發(fā)電壓,這是在柵極G2附近電子與Ar原子發(fā)生非彈性碰撞,能量傳遞給Ar原子,Ar原子被激發(fā)。這時候由于電子損失了大量的能量,不能夠越過UR產(chǎn)生的拒斥場,使得到達極板的電子數(shù)目減少,所以電流開始下降,繼續(xù)增加Ua,電子在于Ar原子碰撞后還能在到達G2前輩加速到足夠的能量,克服拒斥場的阻力而到達極板P,這是電流又開始回升。
直到G2與K之間的電壓為2Ug時,電子在G2附近又會因第二次非彈性碰撞而失去能量,并且受拒斥場的作用不能到達極板,Ip再次下降。
同理,隨Ua增加,電子會在柵極G2附近與Ar原子發(fā)生第三次、第四次……非彈性碰撞,從而形成有規(guī)則起伏的Ua-Ip曲線。
在F-H實驗中,得到的IA-VG2K曲線為什么呈周期性變化?
1.隨著電子能量變大,電子和汞原子交替做彈性碰撞和非彈性碰撞,波峰代表彈性碰撞,損失能量少,電流就大,越過閾值后能量顯著減小。2.拒斥電壓是什么……都拒斥了那電流應該就是減小了。
隨著電子能量變大,電子和汞原子交替做彈性碰撞和非彈性碰撞,波峰代表彈性碰撞,損失能量少,電流就大,越過閾值后能量顯著減小。
弗蘭克 赫茲實驗曲線為什么呈周期性變化
隨著電子能量變大,電子和汞原子交替做彈性碰撞和非彈性碰撞,波峰代表彈性碰撞,損失能量少,電流就大,越過閾值后能量顯著減小。
在充汞的F-H管中,電子由熱陰極發(fā)出,陰極K和第二柵極G2之間的加速電壓UG2K使電子加速。
**柵極對電子加速起緩沖作用,避免加速電壓過高時將陰極損傷。
在板極P和G2間加反向拒斥電壓UpG2。當電子通過KG2空間,如果具有較大的能量(≥eUpG2)就能沖過反向拒斥電場而達到板極形成板流,被微電流計pA檢測出來。
擴展資料:
注意事項:
實驗裝置使用220V交流單相電源,電源進線中的地線要接觸良好,以防干擾和確保安。
函數(shù)記錄儀的X輸入負端不能與Y輸入的負端連接,也不能與記錄儀的地線(⊥)連接,否則要損壞儀器。
實驗過程中若產(chǎn)生電離擊穿(即電流表嚴重過載現(xiàn)象)時,要立即將加速電壓減少到零。以免損壞管子。
加熱爐外殼溫度較高,移動時注意用把手,導線也不要靠在爐壁上,以免灼傷和塑料線軟化。
夫蘭克赫茲實驗燈絲電壓對I(A)-U(G2K)圖像的影響?
夫蘭克-赫茲實驗【實驗目的】本實驗通過對氬原子**激發(fā)電位的測量,了解夫蘭克和赫茲在研究原子內(nèi)部能量問題時所采用的基本實驗方法;了解電子與氬原子碰撞和能量交換過程的微觀圖象和影響這個過程的主要物理因素,進一步理解玻爾理論;學習用計算機采集和處理數(shù)據(jù)。【實驗原理】根據(jù)玻爾的原子理論,原子只能處于一系列不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)之中,其中每一種狀態(tài)相應于一定的能量值Ei(i=1,2,3‥),這些能量值稱為能級。
**能級所對應的狀態(tài)稱為基態(tài),其它高能級所對應的態(tài)稱為激發(fā)態(tài),如圖1所示。
當原子從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)時就會吸收或輻射一定頻率的電磁波,頻率大小決定于原子所處兩定態(tài)能級間的能量差,并滿足普朗克頻率選擇定則:(為普朗克常數(shù))本實驗是通過具有一定能量的電子與原子碰撞,進行能量交換而實現(xiàn)原子從基態(tài)到高能態(tài)的躍遷。 本實驗采用充氬的夫蘭克-赫茲管,基本結構見圖2。電子由陰極發(fā)出,陰極和**柵極之間的加速電壓及與第二柵極之間的加速電壓使電子加速。在板極和第二柵極之間可設置減速電壓,注意:**柵極和陰極之間的加速電壓約1.5伏的電壓,用于消除陰極電子散射的影響。
設氬原子的基態(tài)能量為,**激發(fā)態(tài)的能量為,初速為零的電子在電位差為的加速電場作用下,獲得能量為,具有這種能量的電子與氬原子發(fā)生碰撞,當電子能量時,電子與氬原子只能發(fā)生彈性碰撞,由于電子質(zhì)量比氬原子質(zhì)量小得多,電子能量損失很少。如果,則電子與氬原子會產(chǎn)生非彈性碰撞,氬原子從電子中取得能量ΔE,而由基態(tài)躍遷到**激發(fā)態(tài),。相應的電位差即為氖原子的**激發(fā)電位。
在實驗中,逐漸增加,由電流計讀出板極電流,得到如圖3所示的變化曲線?!粳F(xiàn)象解釋】1、夫蘭克-赫茲實驗中曲線的解釋如果我們先不考慮陰極K發(fā)射的熱電子具有一定的初始能量分布,則:當加速電壓時,電子在、空間被加速而獲得的能量很低,穿過柵極的電子不能克服拒斥電壓到達板極,因而(如圖3的0o段)。當時,電子在、空間與氬原子將發(fā)生彈性碰撞,碰撞后電子只改變運動方向而無能量損失。
因而能夠穿過柵極到達板極,且板極電流隨著的增大而增大(如圖3所示oa段)。當時,電子在柵極附近與氬原子將發(fā)生非彈性碰撞,碰撞后電子能量損失耗盡,全部交給氬原子,使氬原子最外層電子躍遷到**激發(fā)態(tài)。這些電子因損失能量不能克服拒斥電壓,故板極電流將開始減?。ㄈ鐖D3所示a處)。
當時,在接近柵極但未到柵極處,電子已經(jīng)獲得了的能量,若跟氬原子碰撞將發(fā)生非彈性碰撞,電子交出能量使氬原子發(fā)生**激發(fā)態(tài)的躍遷。碰撞后電子在到達柵極前還要加速一段,獲得的動能。此時電子能量不能克服,不會到達極板,且由于的增加,與氬原子發(fā)生碰撞的電子會越來越多,故電流將會繼續(xù)減?。ㄈ鐖D所示3所示ab段)。當時,電子再次加速獲得的能量,此時電子有足夠的動能可以克服拒斥電壓到達陽極,隨著的增加,與氬原子發(fā)生碰撞后,到達陽極板的電子會越來越多,故電流將會隨著再次增加(如圖3所示bc段)。
當時,在、空間的中部電子已經(jīng)獲得了的能量,此時若跟氬原子碰撞,電子將交出能量使氬原子躍遷。碰撞后,電子加速到柵極時再次獲得了的能量,這時若跟另外一個氬原子碰撞,電子將再次交出能量使這一個氬原子從基態(tài)躍遷到**激發(fā)態(tài)。經(jīng)過兩次碰撞后電子損失能量不能克服拒斥電壓,板極電流開始減小(如圖3所示c處)。再往后重復以上過程。
由此可見:(1)、凡當,即加速電壓等于氬原子**激發(fā)電位的整數(shù)倍時,板流都會相應下跌,形成規(guī)則起伏的伏安曲線。(2)、任何兩個相鄰峰間的加速電位差都應是氬原子的**激發(fā)態(tài)電位。所以,只要測出夫蘭克-赫茲曲線,即可求出氬原子的**激發(fā)電位,并由此證實原子確實有不連續(xù)的能級存在。2、實驗中的一些其它現(xiàn)象(1)、接觸電位差的影響。
實際的F—H管,其陰極與采用不同的金屬材料制成,它們的逸出功不同,因此會產(chǎn)生接觸電位差。接觸電位差的存在,使真正加在電子上的加速電壓不等于,而是與接觸電位差的代數(shù)和。使得整個曲線平移。
百科(2)、由于陰極發(fā)射電子后,在陰極表面積聚了許多的電子。這些空間電荷的存在改變了、間的空間電位分布。當較小時,陰極附近會出現(xiàn)負電位,稱為虛陰極。
負電位的***隨的增大而減小。值較大時,虛陰極消失。虛陰極的存在使得曲線的前幾個峰(2到3個)的峰間距減小,而對后面的峰無影響。燈絲電壓越高,陰極發(fā)射的電子流越大,空間電荷的影響越嚴重。
(3)、因為極發(fā)出的熱電子能量服從麥克斯韋統(tǒng)計分布規(guī)律,因此圖中的板極電流下降不是陡然的。在極大值附近出現(xiàn)的峰有一定寬度。(4)、當較大時,由于部分電子自由程大,可積累較多的能量。
使氬原子躍遷到更高的激發(fā)態(tài),甚至使氬原子電離。(5)、電離的發(fā)生引起電子繁流,產(chǎn)生電流放大作用。隨著的增大,電子繁流迅速增長,使得曲線各峰高度迅速增加。但超過一定值時,將導致管內(nèi)氣體擊穿,應避免發(fā)生這種情況,否則將使管損壞。
【實驗裝置】ZHY-FH-2智能夫蘭克-赫茲實驗儀的實驗裝置如圖4所示:【實驗內(nèi)容】(1)、用手動方式、計算機聯(lián)機測試方式測量氬原子的**激發(fā)電位,并做比較。(2)分析燈絲電壓、拒斥電壓的改變對F—H實驗曲線的影響。(3)了解計算機數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理的方法。
【操作步驟】(1)正確認識電路連接及原理;(2)啟動預熱;(注:預熱開始,就必須設定好以下幾個值:V燈、VG1K、VG2A,根據(jù)儀器給定參數(shù)設定,VG2K=30v)(3)正式測量;手動測試;聯(lián)機測試。 【注意事項】1、 不許拔下儀器前面板上的導線,進行違規(guī)連接,以免發(fā)生短路,損壞儀器。2、 在設定各電壓值時,必須在給定的量程或范圍之內(nèi)設值,如果超出范圍,可能會導致燒壞儀器。?。
元素的性質(zhì)呈周期性變化的根本原因是什么
原因是電子層越多,最外層電子離核越遠,由于電子與核的萬有引力,也是跟距離的平方成反比關系,所以硅和鍺雖然最外層都是四個電子,但一個是非金屬,一個是金屬。更主要的原因,是原子核內(nèi)部的“中子”大部分都集中在表面,這樣最外層電子越少,被類似溶劑的中子越是將電子的極性沖淡,也就是電子與原子核之間的吸引力越小,所以最外層電子越少,越顯金屬性質(zhì)。
只有最外層一般達到或超過四個電子,才使電子平攤中子中庸能量足夠小,電子才能正常受原子核的吸引力,所以最外層電子越多越顯非金屬。
元素性質(zhì)呈周期性變化的根本原因是什么
元素性質(zhì)呈周期性變化根本原因是核外電子排布呈周期性變化的必然結果。