弗兰克-赫兹实验中的伏安特性曲线

陈小凡

(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨 150001)

弗兰克-赫兹实验中的伏安特性曲线

陈小凡

(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨 150001)

给出了弗兰克-赫兹实验中的伏安特性的理论关系,并与实验进行了对比。对比表明,理论结果与实验结果一致。

弗兰克-赫兹实验;伏安特性曲线

伏安特性曲线反映了物质许多特性。等离子体的伏安特性曲线包含了等离子体密度的信息。高温超导的伏安特性曲线包含了分布函数及谱函数的信息。纳米材料的伏安特性曲线包含了材料的输运特性的信息。电化学的伏安特性曲线包含了电解液的电特性的信息。弗兰克-赫兹实验中的伏安特性曲线则包含了物质原子特性的信息。

弗兰克-赫兹实验是物理学史上一个非常重要的实验。弗兰克和赫兹的研究表明:电子与原子发生碰撞时能量的变化是量子化的。他们的研究还表明,电子与原子碰撞时,电子损失的能量是确定值。这个事实还证明了原子具有玻尔所设想的电子那种不连续的能量状态,是对玻尔的原子量子化模型的关键性的证据[1-15]。在弗兰克-赫兹实验中,我们可以得到伏安特性实验曲线。从这条曲线我们可以得到激发能级的值。图1给出了弗兰克-赫兹实验中伏安特性实验曲线。

图1 弗兰克-赫兹实验中伏安特性实验曲线

本文给出了弗兰克-赫兹实验中的伏安特性的理论关系,并与实验结果进行了对比。

我们的模型如下:假定第一激发电位为U0。当带有能量eU0的电子从阴极到达阳极时,其中α百分比的电子不改变其速度,1-α百分比的电子停止。根据这一模型,当V=nU0(n为零或正整数)时,电流为:

这里

图2 伏安特性曲线上实验和理论的极小值

这里

图3给出了伏安特性曲线上实验和理论的极大值。它表明,理论结果与实验结果一致。

图3 伏安特性曲线上实验和理论的极大值

综上所述,本文给出了弗兰克-赫兹实验中的伏安特性的理论关系,并与实验进行了对比。对比表明,理论结果与实验结果一致。

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Currentversus Voltage Curves in Franck-Hertz Experiments

CHEN Xiao-fan
(Harbin Institute of Technology,Heilongjiang Harbin 150001)

The theoretical relationship between the current and voltage in a Franck-Hertz experiment is given. And the comparisons between the experimental results and theoretical ones are made.The comparisons show that the theoretical results are in agreementwith the experimental ones.

current versus voltage curve;Franck-Hertz experiment

O 562.4

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.005.023

1007-2934(2015)05-0080-02

2015-05-04