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exp:fh [2021/11/02 22:41] 21301010036 [实验讨论区(欢迎同学积极参与讨论,也希望能提出更多的问题)] |
exp:fh [2024/03/10 19:18] (当前版本) ariasu |
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===== 量子论实验--原子能量量子化的观察与测量(226-232) ==== | ===== 量子论实验--原子能量量子化的观察与测量(226-232) ==== | ||
- | 没使用过示波器的,请看过来 | ||
- | {{ :course:platform:805b:示波器在量子论实验中的应用简介-19赵世暖.pptx |}} | + | ===== 实验室提供的主要器材 ===== |
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- | ===== 实验讲解===== | + | |
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- | {{:yuandi:new.gif|}} | + | |
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- | * {{ :course:platform:226-232:量子论实验告示牌-2021秋季.docx |量子论实验记录和报告要点-告示牌2021秋季}} | + | |
- | * {{ :home:fuwj:实验室讲解_原理和操作_量子论实验实验-20秋.pptx|}} | + | |
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- | 注:以上是针对氖管的弗兰克-赫兹实验讲解,供同学预习的时候参考。**实验内容请以本学期的讲义为准。** | + | |
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- | ===== 实验室可提供的主要器材 ===== | + | |
* **弗兰克-赫兹实验仪(控制电源和氖管)** | * **弗兰克-赫兹实验仪(控制电源和氖管)** | ||
{{:course:platform:805b:装置22.jpg|}} | {{:course:platform:805b:装置22.jpg|}} | ||
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- | ===== 实验目的、意义和要求 ===== | + | ===== 实验目的 ===== |
- 加深对原子量子化结构的认识,加强对原子能量量子化的理解; | - 加深对原子量子化结构的认识,加强对原子能量量子化的理解; | ||
- 建立电子和原子碰撞的实验模型,了解电子和原子碰撞时的能量交换过程; | - 建立电子和原子碰撞的实验模型,了解电子和原子碰撞时的能量交换过程; | ||
行 29: | 行 15: | ||
- 测量氖原子的第一激发电位,对实验模型进行分析和讨论。 | - 测量氖原子的第一激发电位,对实验模型进行分析和讨论。 | ||
- | + | ===== 实验要求 ===== | |
- | + | * 实验前:认真观看学习通上该实验视频,回答单元测试题;写出预习报告,包括:实验目的、实验内容(简要描述); | |
- | + | * 实验中:记录必要的实验条件,简要描述观察到的主要实验现象,认真记录实验数据;及时记录实验中出现的问题和自己的想法等;完成测量后记录实验仪器的规格和型号。 | |
- | + | * 实验后:解释实验现象、分析实验数据、得出实验结论;欢迎针对实验教材、实验内容本身或教师的带教方式提出各种意见或建议等。 | |
- | + | * 在规定时间内将报告交至指定信箱。 | |
- | + | ||
- | ===== 实验前应回答的问题 ===== | + | |
- | - 什么是基态?什么是激发态?什么是原子能量的量子化? | + | |
- | - 画出实验线路图,标出各电极的名称。 | + | |
- | - 通过预习,你认为如何在实验上“观察”到原子能量的量子化?(提示:1. 你预期应在哪两个电极间观察氖管发光,若改变加速电压,发光区会如何变化?2. 加速电压与收集到的电流之间有什么关系?可以反映出什么物理问题?) | + | |
- | - 某原子从高能级跃迁到低能级时发射的光子波长为600nm,则这两个能级差ΔE为多少电子伏特?某原子的第一激发电位为16.0V,则该原子从第一激发态跃迁回基态时发射的光子波长是多少? | + | |
===== 实验中要注意的或可能遇到的问题 ===== | ===== 实验中要注意的或可能遇到的问题 ===== | ||
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* 如果示波器上电流曲线过于平坦,或电流曲线有明显上升但是峰谷不明显,或电流曲线出现平台,应如何调整参数UE和UG? | * 如果示波器上电流曲线过于平坦,或电流曲线有明显上升但是峰谷不明显,或电流曲线出现平台,应如何调整参数UE和UG? | ||
- | + | ===== 实验内容与步骤 ===== | |
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- | ===== 实验步骤 ===== | + | |
==== 一、观察氖管发光现象(实验记录可参见告示牌) ==== | ==== 一、观察氖管发光现象(实验记录可参见告示牌) ==== | ||
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- 加速电压太高时,电子的动能有可能大到使气体原子电离而使F-H管击穿。不同的实验参数下,有不同的击穿值。一旦发生击穿,应立即调低加速电压。 | - 加速电压太高时,电子的动能有可能大到使气体原子电离而使F-H管击穿。不同的实验参数下,有不同的击穿值。一旦发生击穿,应立即调低加速电压。 | ||
- 氖管温度在实验中会升至很高,寿命有限,用示波器进行测量时,可锁定示波器屏幕后关闭加速电压。完成实验进行数据处理时,也应及时关掉加速电压,延长氖管使用寿命。 | - 氖管温度在实验中会升至很高,寿命有限,用示波器进行测量时,可锁定示波器屏幕后关闭加速电压。完成实验进行数据处理时,也应及时关掉加速电压,延长氖管使用寿命。 | ||
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- | ===== 实验报告要求 ===== | ||
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- | === 实验前完成预习报告 === | ||
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- | * 实验目的 | ||
- | * 完成实验前应回答的问题(不抄题,表述要完整) | ||
- | * 实验内容(明确每个步骤的观察目标或者测量目标,突出操作要点和应思考的问题) | ||
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- | === 一、观察氖管发光现象 === | ||
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- | ** * 实验中:** | ||
- | - 记录UE、UG初始值以及调整过程。 | ||
- | - 发光区随UA的变化过程(位置、形态等)。 | ||
- | - UG对发光区的影响(亮度、位置、形状等)。UG的上限值和阈值。 | ||
- | - UE对发光区的影响。 | ||
- | - 画出每片发光区出现时的侧视图,并记录相应UA。 | ||
- | - 计算第一激发态到基态的光子波长,并判断是否为所见橙红光。 | ||
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- | ** * 实验后** | ||
- | - 进一步明确UE、UG的作用。 | ||
- | - 解释发光区的形成机制。 | ||
- | - 解释UG对发光的影响机制。 | ||
- | - 解释UE对发光的影响机制。 | ||
- | - 说明发光区如何体现量子化,各片发光区的宽度为什么不同? | ||
- | - 由原子能级图来分析橙红光的产生机制。 | ||
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- | === 二、用示波器观察电流曲线=== | ||
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- | ** * 实验中:** | ||
- | - 观察到适合电流曲线和电压曲线时,记下电压档位和时间档位。 | ||
- | - 改变加速电压的扫描范围,观察扫描范围是否变化? | ||
- | - 寻找最佳的实验条件,使测得的电流曲线有3个峰,并且峰谷明显。思考控制电压及反向电压对电流曲线形状的影响。 | ||
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- | ** * 实验后** | ||
- | - 分析输入示波器的信号大小和变化规律。 | ||
- | - 分析加速电压的输出规律。 | ||
- | - **总结控制变量法的作用。** | ||
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- | === 三、测定氖原子的第一激发电位 === | ||
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- | ** * 实验中:** | ||
- | - 呈现最佳的电流曲线,示波器STOP,关闭加速电压。(Stop后,示波器停止采集数据,波形稳定。关闭加速电压,减少氖管使用时间。) | ||
- | - 电压直线上取点测量UA扫描速率。 | ||
- | - 一根纵向光标线始终在电流线起点,另一个根纵向光标移动到各个峰谷处,记下∆T。(共六个∆T) | ||
- | ** * 实验后** | ||
- | - 计算五个电压值(第一个峰值,四个间距)。分析变化规律。 | ||
- | - 分析实际电子和氖原子的碰撞过程,与理想模型的区别。 | ||
- | - 给出氖原子第一激发电位的测量结果,并说明取值理由。计算相对误差,分析误差原因。 | ||
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- | *** 在规定时间内将报告交至指定信箱。** | ||
===== 参考书籍与材料===== | ===== 参考书籍与材料===== |