弗兰克-赫兹实验中汞管温度对实验曲线的影响.doc

弗兰克-赫兹实验中***管温度对实验曲线的影响施宏惠关键词:弗兰克-赫兹实验,***,温度摘要:测***的第一激发能时,在其他实验参数不变的情况下,温度的变化会对曲线产生显著影响,本文试图找出温度对曲线的影响的物理原因。正文:测量***的第一激发能时,保持=,=,=,在T=160℃、170℃、180℃、190℃时测量曲线,得:一、从4张图上可以看出:当温度升高时,曲线靠后的峰变得明显,峰谷差变大。160℃时,;170℃;180℃;190℃。原因:电子在稀薄气体中的平均自由程为[1]其中k为玻尔兹曼常数,d为气体分子的直径,T为温度,p为压强。而***管中***的蒸气压与温度的关系为:[2]结合两式,得到和T的函数关系=,容易计算得<0,也就是说,电子的平均自由程随温度的升高而降低。因此,温度升高时,电子的平均自由程减小,电子和***原子碰撞的概率增大,有更多的电子和***原子发生非弹性碰撞使电子失去能量,从而在图像上峰谷差增大。二、测量***的第一激发态、第二激发态、电离电位时选取的温度递减的原因:当炉温低时,电子的平均自由程大,电子在一个自由程中获得的能量就大,于是电子更有可能达到***原子高激发态时的能量,从而有更大的几率被***原子的高激发态吸收。而为了电离,电子需要的能量更大,因此应该使炉温更低。三、从图像上看出,随着温度的升高,峰间距略微减小。在T=160℃时,;170℃;180℃;190℃。此现象与理论推导结果相符。[3]四、从图像上可以看出,,而是要靠右一些,说明电子在进入扫描电压区域前能量不为0,而是负值。其主要原因是栅级间存在接触电势差。如果两种金属的费米能级不同,金属表面任意两点