弗兰克-赫兹实验中的新物理特性研究

• 学生：俞颉翔、蔺明婕
• 指导教师:马世红

1. 测量汞原子的第一激发能，从而了解熟悉该实验仪器。并尝试利用现有的实验仪器来验证阅读文献中提到的假设。
2. 测量氩原子的第一激发能，并尝试利用现有的实验仪器来验证阅读文献中提到的假设，如果与该假设不吻合，则尝试提出新的假设，并用实验来验证。
3. 改变Ar管温度T，研究温度对I-VG2K图峰/谷间距的影响（正在进行中）
4. 对ΔU2-n图中线性关系的误差及I-VG2K图第一峰的异常作出合理的解释
5. 利用平均自由程的计算公式及实验结果研究Ar原子平均自由程与温度的关系

• 电子与原子的相互作用

电子与原子的相互作用可以有如下几种形式：亲和、弹性碰撞与非弹性碰撞等过程，由此产生激发、电离、复合与光电等效应。

原子中存在“临界电势”的概念：当电子能量低于与临界电势相应的临界能量时，电子与原子的碰撞是弹性的；而当电子能量达到这一临界能量时，碰撞过程有弹性转变为非弹性，电子把这份特定的能量转移给原子，使之受激；原子退激时，再以特定频率的光量子形式辐射出来。

• 汞原子的弗兰克-赫兹实验

图2.1 测量汞原子的第一激发能实验装置示意图

• 实验核心
  • 测量谷间距的偏差
  • 探究测量Ar原子最低激发能的方法
• 仪器改进
  • 弗兰克-赫兹管：Hg 管 —– Ar管
  • 数据采集：扫描仪 —– 数据采集器

• New features of the Franck-Hertz experiment by Raplor, Sengstock, and Baev, Am. J. Phys., Vol. 74, No. 5, May 2006

• 《近代物理实验（第二版）》，戴乐山、戴道宣主编，高等教育出版社