近代物理实验 · 数据判读

夫兰克—赫兹峰间距分析台

电子每次把约 4.9 eV 交给汞原子,曲线就留下一个近似等间距的“节拍”。调好实验条件,再从多个相邻峰或谷中读出这个节拍。

阴极收集极

收集极电流—加速电压曲线

当前条件标准条件

点曲线附近,会吸附到最近的同类极值

8.20 V

把曲线的“节拍”量出来

同一组中选择至少 3 个连续的峰(或连续的谷)。两种读法都可以,但不要峰、谷混选。

当前寻找:
尚未标记。可拖动探针后标记,也可直接点图。
相邻间距—
平均峰间距— V
相对参考值 4.90 V—

先找三个以上相邻峰顶。多取几个周期再平均,比只量一次更能压低读数偶然误差。

eUₐ ≈ E₁ − E₀ ⇒ Uₐ ≈ ΔŪ

电子通过相邻两次激发所需补回的能量约为 eΔU,因此电压间距的数值就是第一激发能(以 eV 表示)的数值。

能级跃迁对照

别把第一个峰当答案。 第一个峰的横坐标还混入接触电势、空间电荷、拒斥电压等装置因素;相邻峰间距会把近似相同的整体横移抵消。

旋钮改变了什么?

升温不足

汞蒸气压偏低,电子发生非弹性碰撞的概率不足,峰谷变浅;这不是激发电势变小。

灯丝状态

灯丝偏冷使发射电流整体变小;供电波动会抬高散点起伏,峰位间距仍由能级差主导。

反向拒斥电压

它按到达收集极时的剩余动能筛选电子。适中时对比鲜明,过大时信号被压低。

接触电势

不同电极逸出功带来等效电压偏置,主要表现为整条曲线横移,因此应取间距而非首峰横坐标。