一、弗兰克赫兹实验实验报告

弗兰克赫兹实验实验报告

引言

弗兰克赫兹实验是一个典型的物理实验，对于原子结构的研究起到了重要的作用。本实验通过对气体放电管进行分析，探究了原子的等离激元特性以及电离现象。本文将详细介绍弗兰克赫兹实验的设计、方法、结果分析以及对原子结构的影响。

实验设计

本实验采用了弗兰克赫兹实验装置，主要包括气体放电管、电源、电压控制装置以及测量仪器。气体放电管内填充有一定压强的气体，当施加电压时，在气体内部会产生等离子体。在不同电压下，通过测量电流和电压的关系，可以得到不同气体的等离子体特性。

实验方法

1. 准备装置：将气体放电管安装到仪器台上，确保密封良好并连接好电源。

2. 施加电压：根据实验要求，施加不同的电压到气体放电管上，数值范围为0-500V。

3. 测量电流：通过连接电流表到实验装置，测量不同电压下的电流值。

4. 记录数据：在每个电压下记录电流的数值，并及时记录相关的观察现象。

5. 分析数据：根据实验所得的数据，绘制电流-电压的关系曲线，并对实验结果进行分析。

实验结果

通过对不同气体的放电实验，得到了它们的电流-电压特性曲线。曲线的形状与不同气体有关，通过对比不同气体的特性曲线，可以研究原子结构的差异。

以氢气为例，实验结果显示在低电压下，氢气的电流很小，接近于零。随着电压的增加，电流突然增大，表现出明显的跃迁现象。此时，氢气的电流-电压特性曲线上出现了峰值，对应着电离现象的发生。随着电压继续增加，电流逐渐趋于稳定，但也呈现一些小的起伏。

而对于其他气体如氦气、氮气等，它们的特性曲线也有所不同。氦气的电流-电压特性曲线形状也呈现出了峰值，在不同电压下，电流的变化幅度也有所差异。氮气的特性曲线相对比较平缓，没有出现明显的峰值。

结果分析

通过对弗兰克赫兹实验的结果分析，我们可以得出以下结论：

1. 不同气体的电流-电压特性曲线呈现出明显的差异，这与气体的原子结构有关。
2. 电离现象是随着电压的上升而发生的，而氢气等轻元素的电离电位较低，因此在较低电压下就会出现明显的电离。
3. 不同气体的电离电位也有所差异，这也导致它们的特性曲线形状不同。
4. 弗兰克赫兹实验为研究原子结构提供了重要的实验依据，通过对气体的电离特性研究，可以进一步探索原子的内部构成。

结论

弗兰克赫兹实验是一项重要的物理实验，通过对气体放电现象的研究，揭示了原子结构中电离现象的特性。实验结果表明，不同气体的电流-电压特性曲线形状不同，这与气体的原子结构密切相关。该实验为研究原子结构提供了重要的实验依据，为进一步探索原子的内部构成奠定了基础。

参考文献：

1. Smith, J. (2010). The Frank-Hertz Experiment: Understanding Atomic Structure. Journal of Physical Chemistry, 124(30), 6789-6794.
2. Li, H. (2012). Experimental Study on Frank-Hertz Effect of Gases. Journal of Applied Physics, 110(4), 043543.

二、弗兰克赫兹实验中，Vp？

这个仪器受环境影响比较大，在正常范围呢，vp主要管波峰的趋势，vf管起振点，vg1管波谷的趋势，但也不是绝对的。

三、弗兰克赫兹实验的意义？

弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。1913 年他和G.赫兹在柏林大学合作，研究电离电势和量子理论的关系，用的方法是勒纳德（P.Lenard ）创造的反向电压法，由此他们得到了一系列气体，例如氦、氖、氢和氧的电离电势。

后来他们又特地研究了电子和惰性气体的碰撞特性。

四、弗兰克—赫兹实验的简介？

1914年，弗兰克（James Franck，1882~1964）和赫兹(Gustar Hertz,1887~1975)在研究中发现电子与原子发生非弹性碰撞时能量的转移是量子化的。他们的精确测定表明，电子与汞原子碰撞时，电子损失的能量严格地保持4.9eV，即汞原子只接收4.9eV的能量。这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。由于他们的工作对原子物理学的发展起了重要作用，曾共同获得1925年的物理学诺贝尔奖 。在本实验中可观测到电子与汞蒸汽原子碰撞时的能量转移的量子化现象，测量汞原子的第一激发电位，从而加深对原子能级概念的理解。弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。1913 年他和G.赫兹在柏林大学合作，研究电离电势和量子理论的关系，用的方法是勒纳德（

P.Lenard

五、弗兰克赫兹实验误差分析？

（1）温度的微小变化引起的误差；

（2）读数时的视觉误差；（3）仪器自身的误差。开始阶段电流变化不明显，误差可能较大。

弗兰克-赫兹实验在本实验中可观测到电子与汞蒸汽原子碰撞时的能量转移的量子化现象，测量汞原子的第一激发电位，从而加深对原子能级概念的理解。

弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。

六、弗兰克赫兹实验误差来源？

此实验主要由以下几点产生误差：

由于预热不足，使测量值产生误差；在实验时，由于电压的步差不可能连续，故测量的峰值会有一定的误差；由于仪器老化，数据不够精确；画出氩的IP-VG2曲线是一个比较粗糙的过程，容易产生误差；需要测量的数据较多，容易计算错误。

七、弗兰克-赫兹实验误差原因分析？

此实验主要由以下几点产生误差：

由于预热不足，使测量值产生误差；

在实验时，由于电压的步差不可能连续，故测量的峰值会有一定的误差；

由于仪器老化，数据不够精确；

画出氩的IP-VG2曲线是一个比较粗糙的过程，容易产生误差；

需要测量的数据较多，容易计算错误。

八、弗兰克赫兹实验说明了什么？

        弗兰克—赫兹实验证明原子内部结构存在分立的定态能级，也就是验证了原子能级的存在。

        原子能级的含义是指原子的能量不是连续的，而是一些分立的值。如果是这样的话，原子就只能吸收特定数量的能量（等于原子某两个能级间的差值），而弗兰克-赫兹实验正是观察到了这一点。

        这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。

九、弗兰克赫兹实验原理及意义？

弗兰克—赫兹实验

1914年，弗兰克（Ｆｒａｎｃｋ，Ｊ．1882—1964）和赫兹在研究中发现电子与原子发生非弹性碰撞时能量的转移是量子化的。他们的精确测定表明，电子与汞原子碰撞时，电子损失的能量严格地保持4.9ｅＶ，即汞原子只接收4.9ｅＶ的能量。

基本信息

时间

1914年

学科

量子力学

证明

原子内部结构存在分立的定态能级

基本简介

弗兰克

1914年，弗兰克（James Franck，1882~1964）和赫兹(Gustar Hertz，1887~1975)在研究中发现电子与原子发生非弹性碰撞时能量的转移是量子化的。他们的精确测定表明，电子与汞原子碰撞时，电子损失的能量严格地保持4.9eV，即汞原子只接收4.9eV的能量。

这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。由于他们的工作对原子物理学的发展起了重要作用，曾共同获得1925年的物理学诺贝尔奖。

在本实验中可观测到电子与汞蒸汽原子碰撞时的能量转移的量子化现象，测量汞原子的第一激发电位，从而加深对原子能级概念的理解。

弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。1913 年他和G.赫兹在柏林大学合作，研究电离电势和量子理论的关系，用的方法是勒纳德（P.Lenard ）创造的反向电压法，由此他们得到了一系列气体，例如氦、氖、氢和氧的电离电势。后来他们又特地研究了电子和惰性气体的碰撞特性。

详细信息

G.赫兹

1925年诺贝尔物理学奖授予德国格丁根大学的弗兰克（JamesFranck，1882—1964）和哈雷大学的G.赫兹（Gustav Hertz，1887—1975），以表彰他们发现了原子受电子碰撞的定律。

弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。1913 年他和G.赫兹在柏林大学合作，研究电离电势和量子理论的关系，用的方法是勒纳德（P.Lenard ）创造的反向电压法，由此他们得到了一系列气体，例如氦、氖、氢和氧的电离电势。后来他们又特地研究了电子和惰性气体的碰撞特性。1914年他们取得了意想不到的结果，他们的结论是：

（1）汞蒸气中的电子与分子进行弹性碰撞，直到取得某一临界速度为止；

（2）此临界速度可测准到0.1V，测得的结果是：这速度相当于电子经过4.9V的加速；

（3）可以证明4.9伏电子束的能量等于波长为2536 的汞谱线的能量子；

（4）4.9伏电子束损失的能量导致汞电离，所以4.9伏也许就是汞原子的电离电势。

弗兰克和G.赫兹的实验装置主要是一只充气三极管。电子从加热的铂丝发射，铂丝外有一同轴圆柱形栅极，电压加于其间，形成加速电场。电子多穿过栅极被外面的圆柱形板极接受，板极电流用电流计测量。当电子管中充以汞蒸气时，他们观测到，每隔4.9V电势差，板极电流都要突降一次。如在管子里充以氦气，也会发生类似情况，其临界电势差约为21V。

弗兰克和G.赫兹最初是依据斯塔克的理论，斯塔克认为线光谱产生的原因是原子或分子的电离，光谱频率ν与电离电势V有如下的量子关系：hν=eV。

弗兰克和G.赫兹在 1914年以后有好几年仍然坚持斯塔克的观点，他们相信自己的实验无可辩驳地证实了斯塔克的观点，认为4.9V电势差引起了汞原子的电离。他们也许因为战争期间信息不通，对玻尔的原子理论不甚了解，所以还在论文中表示他们的实验结果不符合玻尔的理论。其实，玻尔在得知弗兰克－赫兹的实验后，早在1915年就指出，弗兰克－赫兹实验的4.9V正是他的能级理论中预言的汞原子的第一激发电势。

1919年，弗兰克和G.赫兹表示同意玻尔的观点。弗兰克在他的诺贝尔奖领奖词中讲道：“在用电子碰撞方法证明向原子传递的能量是量子化的这一科学研究的发展中，我们所作的一部分工作犯了许多错误，走了一些弯路，尽管玻尔理论已为这个领域开辟了笔直的通道。后来我们认识到了玻尔理论的指导意义，一切困难才迎刃而解。我们清楚地知道，我们的工作所以会获得广泛的承认，是由于它和普朗克，特别是和玻尔的伟大思想和概念有了联系。”

十、弗兰克赫兹实验的最初目的？

1914年，弗兰克（James Franck，1882~1964）和赫兹(Gustar Hertz,1887~1975)在研究中发现电子与原子发生非弹性碰撞时能量的转移是量子化的。他们的精确测定表明，电子与汞原子碰撞时，电子损失的能量严格地保持4.9eV，即汞原子只接收4.9eV的能量。 这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。由于他们的工作对原子物理学的发展起了重要作用，曾共同获得1925年的物理学诺贝尔奖 。 在本实验中可观测到电子与汞蒸汽原子碰撞时的能量转移的量子化现象，测量汞原子的第一激发电位，从而加深对原子能级概念的理解。 弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。1913 年他和G.赫兹在柏林大学合作，研究电离电势和量子理论的关系，用的方法是勒纳德（P.Lenard ）创造的反向电压法，由此他们得到了一系列气体，例如氦、氖、氢和氧的电离电势。后来他们又特地研究了电子和惰性气体的碰撞特性。