2. 求Ar原子的第一激发电位。
将在实验中记录下的数据,以点的形式描在x-y坐标上,并用平滑曲线连接后得到的图形为:大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
得到的六个峰值(Ip),对应的UG2K依次为:U1=3.00V , U2=4.15V , U3=5.35V , U4=6.60V , U5=7.90V, U6=9.20V .
设Ux为Hg的第一激发电位,则有下列式子(逐差法):
3*Ux1=U4-U1=6.60V-3.00V=3.60V, Ux1=1.20V;
3*Ux2=U5-U2=7.90V-4.15V=3.75V, Ux2=1.25V;
3*Ux3=U6-U3=9.20V-5.35V=3.85V, Ux3=1.28V
则
大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客=1.24V.
不确定度分析:
uA=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客
u0.68=1.32*uA=1.32*0.023V=0.030V.
则Ux=大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客u0.68=1.24大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.030V.
结论:由此可得,Hg的第一激发电位UxHg=4.8大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.08V,而Ar原子的第一激发电位为UxAr=1.24大学物理实验报告-弗兰克赫兹实验 - zhou198865 - zhou198865的博客0.030V。
思考题:
说明温度对充汞F-H管Ip-VG2k曲线影响的物理机制。
答:,在一定温度下(一般在发100 oC至250 oC),才可得到合适压强的汞蒸气,这时汞原子的密度也是合适的。汞蒸气对温度非常敏感,如果温度不在合适范围之内,会影响到汞原子在F-H管内的密度。如果温度较低,会导致F-H管中汞原子的密度较小,就进一步为汞原子专门提供与电子碰撞,这就使得电子的平均自由程变大,电子有机会使积蓄的能量超过4.9V,从而使高激发态的激发概率迅速增加,会Ip有了对应的峰,并在Ip-VG2kr 曲线上有对应的峰,出现高激发态时的电位,这就会影响到实验的结果。如果温度较高,汞管内的密度较大,使电子每次能量到达4.9eV时,有足够大的概率与汞原子发生能量交换,使得电子的速度重新回到零,并需要重新加速,直到再次到达4.9eV,又与汞原子发生能量交换…….始终都在在基态和第一激发态之间,并且在Ip-VG2K曲线中会表现出有多个峰值,并且都是处在第一激发态上。则会使所以说,在实验中对汞的温度也有一定的讲究:过高时,则在Ip-VG2k曲线上会出现多个峰;过低则会使得出现高激发态上的峰值,在图中表现为,两个峰值的距离会加大。
实验心得:
1. 实验过程中,开始时使用的仪器,在调好了相关数据后,进行读数时,发现数据变化很小、,这就增大了读取数据的误差。后来换了一台仪器,读取时,电流随电压的改变而改变的幅度变大,这就大大减小了读取数据的误差,也使得实验中测量Hg的第一激发电位较为准确。所以我觉得在实验开始时调整好实验仪器,也是一件非常重要的事。
2. 在实验过程中,一定要定下心来。实验中读取数据有的时候是一件很枯燥单调的事,当需要读取的数据很多时,容易变得浮躁,使得会出现读取错误的情况。这就需要我们能够冷静自我,一心一意地去做自己要做的事,把需要实验的步骤做好。这很重要。