夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)

夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)五邑大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心歷史背景及意義1911年，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核模型。1913年，玻爾將普朗克量子假說運(yùn)用到原子有核模型，建立了與經(jīng)典理論相違背的兩個(gè)重要概念：原子定態(tài)能級(jí)和能級(jí)躍遷概念。電子在能級(jí)之間遷躍時(shí)伴隨電磁波的吸收和發(fā)射，電磁波頻率的大小取決于原子所處兩定態(tài)能級(jí)間的能量差，并滿足普朗克頻率定則。隨著英國物理學(xué)家埃萬斯（E.J.Evans）對(duì)光譜的研究，玻爾理論被確立。歷史背景及意義1914年，德國科學(xué)家夫蘭克和他的助手赫茲采用慢電子與稀薄氣體中原子碰撞的方法(與光譜研究相獨(dú)立)，簡單而巧妙地直接證實(shí)了原子能級(jí)的存在，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)原子的可控激發(fā)。1925年，由于他二人的卓越貢獻(xiàn)，他們獲得了當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)至今仍是探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要手段之一。所以，在近代物理實(shí)驗(yàn)中，仍把它作為傳統(tǒng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。夫蘭克和赫茲(JAMESFRANCK)(GUSTAVHERTZ)實(shí)驗(yàn)原理-玻爾理論1、定態(tài)假設(shè)E1E2E3…原子系統(tǒng)只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，雖然電子繞核作加速運(yùn)動(dòng)，但并不輻射也不吸收電磁波，這些狀態(tài)稱為原子系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱定態(tài)）2、頻率條件原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí)要發(fā)射或吸收一個(gè)光子3、量子化條件玻爾理論放出能量吸收能量電子與原子的碰撞電子經(jīng)過加速電場(chǎng)后能量為原子的第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差：電子與原子發(fā)生碰撞的情況分析第一激發(fā)電位當(dāng)電子的加速電壓U<U0電子與原子碰撞沒有發(fā)生動(dòng)能與內(nèi)能的交換。為“彈性碰撞”電子碰撞前后速度不變彈性碰撞當(dāng)電子的加速電壓U≥U0電子與原子碰撞發(fā)生動(dòng)能與內(nèi)能的交換為“非彈性碰撞”電子碰撞后速度變慢，原子會(huì)輻射光子非彈性碰撞F:陰極加熱絲K:陰極G1:控制柵極G2:加速柵極A:板極UG2UAKXG1UG1G2AKG1G2AμAUG1UG2UAUFUFIPKG2AUG2IPU0U0U0U0U0U0:原子的第一激發(fā)電位實(shí)驗(yàn)曲線-示波器顯示實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^測(cè)量氬原子的第一激發(fā)電位,證明原子能級(jí)的存在,