1. 首頁 > 生活百科 > >

弗蘭克赫茲實驗原理及意義 弗蘭克赫茲實驗原理相關習題

生活百科


弗蘭克赫茲實驗原理及意義 弗蘭克赫茲實驗原理相關習題

文章插圖
大家好，小編來為大家解答以上問題 。弗蘭克赫茲實驗原理相關習題，弗蘭克赫茲實驗原理及意義很多人還不知道，現在讓我們一起來看看吧！
弗蘭克—赫茲實驗垍
1914年，弗蘭克（Ｆｒａｎｃｋ，Ｊ．1882—1964）和赫茲在研究中發現電子與原子發生非彈性碰撞時能量的轉移是量子化的 。他們的精確測定表明，電子與汞原子碰撞時，電子損失的能量嚴格地保持4.9ｅＶ，即汞原子只接收4.9ｅＶ的能量 。
基本信息
時間
1914年
學科垍
量子力學
證明
原子內部結構存在分立的定態能級
基本簡介垍
弗蘭克
1914年，弗蘭克（JamesFranck，1882~1964）和赫茲(GustarHertz，1887~1975)在研究中發現電子與原子發生非彈性碰撞時能量的轉移是量子化的 。他們的精確測定表明，電子與汞原子碰撞時，電子損失的能量嚴格地保持4.9eV，即汞原子只接收4.9eV的能量 。
這個事實直接證明了汞原子具有玻爾所設想的那種“完全確定的、互相分立的能量狀態”，是對玻爾的原子量子化模型的第一個決定性的證據 。由于他們的工作對原子物理學的發展起了重要作用，曾共同獲得1925年的物理學諾貝爾獎 。垍
在本實驗中可觀測到電子與汞蒸汽原子碰撞時的能量轉移的量子化現象，測量汞原子的第一激發電位，從而加深對原子能級概念的理解 。
弗蘭克－赫茲實驗為能級的存在提供了直接的證據，對玻爾的原子理論是一個有力支持 。弗蘭克擅長低壓氣體放電的實驗研究 。1913年他和G.赫茲在柏林大學合作，研究電離電勢和量子理論的關系，用的方法是勒納德（P.Lenard）創造的反向電壓法，由此他們得到了一系列氣體，例如氦、氖、氫和氧的電離電勢 。后來他們又特地研究了電子和惰性氣體的碰撞特性 。
詳細信息
G.赫茲
1925年諾貝爾物理學獎授予德國格丁根大學的弗蘭克（JamesFranck，1882—1964）和哈雷大學的G.赫茲（GustavHertz，1887—1975），以表彰他們發現了原子受電子碰撞的定律 。
弗蘭克－赫茲實驗為能級的存在提供了直接的證據，對玻爾的原子理論是一個有力支持 。弗蘭克擅長低壓氣體放電的實驗研究 。1913年他和G.赫茲在柏林大學合作，研究電離電勢和量子理論的關系，用的方法是勒納德（P.Lenard）創造的反向電壓法，由此他們得到了一系列氣體，例如氦、氖、氫和氧的電離電勢 。后來他們又特地研究了電子和惰性氣體的碰撞特性 。1914年他們取得了意想不到的結果，他們的結論是：
（1）汞蒸氣中的電子與分子進行彈性碰撞，直到取得某一臨界速度為止；
（2）此臨界速度可測準到0.1V，測得的結果是：這速度相當于電子經過4.9V的加速；
（3）可以證明4.9伏電子束的能量等于波長為2536的汞譜線的能量子；
（4）4.9伏電子束損失的能量導致汞電離，所以4.9伏也許就是汞原子的電離電勢 。
弗蘭克和G.赫茲的實驗裝置主要是一只充氣三極管 。電子從加熱的鉑絲發射，鉑絲外有一同軸圓柱形柵極，電壓加于其間，形成加速電場 。電子多穿過柵極被外面的圓柱形板極接受，板極電流用電流計測量 。當電子管中充以汞蒸氣時，他們觀測到，每隔4.9V電勢差，板極電流都要突降一次 。如在管子里充以氦氣，也會發生類似情況，其臨界電勢差約為21V 。
弗蘭克和G.赫茲最初是依據斯塔克的理論，斯塔克認為線光譜產生的原因是原子或分子的電離，光譜頻率ν與電離電勢V有如下的量子關系：hν=eV 。
弗蘭克和G.赫茲在1914年以后有好幾年仍然堅持斯塔克的觀點，他們相信自己的實驗無可辯駁地證實了斯塔克的觀點，認為4.9V電勢差引起了汞原子的電離 。他們也許因為戰爭期間信息不通，對玻爾的原子理論不甚了解，所以還在論文中表示他們的實驗結果不符合玻爾的理論 。其實，玻爾在得知弗蘭克－赫茲的實驗后，早在1915年就指出，弗蘭克－赫茲實驗的4.9V正是他的能級理論中預言的汞原子的第一激發電勢 。