弗兰克-赫兹报告

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1、清华大学精密仪器与机械学系物理实验报告2006010501杨霖2008-5-25实验5.15弗兰克-赫兹实验班级：精61学号：2006010501姓名：杨霖2008年5月25日-8-清华大学精密仪器与机械学系物理实验报告2006010501杨霖2008-5-25五、数据处理1.汞原子第一激发电位Ug的测量(1)实验数据记录a.实验条件灯丝电压Uf=2.1V，拒斥场电压UR=10V，控制栅电压UG=2.4V。b.实验数据峰序号i123456峰值电压Ui/V17.8128.9841.1352.9565.

2、8278.20(2)逐差法处理数据数据序号i123(Ui+3-Ui)/V35.1436.8437.07求平均值：3Ug=13i=13(Ui+3-Ui)=36.35VUg=12.12V求不确定度：S3Ug=13-1i=13Ui+3-Ui-3Ug2=1.0542V∵n=3∴∆A=tp(n-1)nS3Ug=2.48×1.0542V=2.6144V∵Δ仪=0.1%U+0.1V=0.1%×78.20+0.1V=0.1782V∴ΔB=2Δ仪=0.2520VΔ3Ug=∆A2+ΔB2=2.6VΔUg=0.9V∴3U

3、g±Δ3Ug=36.4±2.6VUg±ΔUg=12.1±0.9V-8-清华大学精密仪器与机械学系物理实验报告2006010501杨霖2008-5-25(1)线性拟合处理数据用origin对6个峰点进行线性拟合，得到结果如下图：拟合公式为U=5.05267+12.12257ib=A=5.05267，Ug=B=12.12257V，r=0.99978∴Sbb=1r2-1n-2=0.01049，Sb=b⋅Sbb=5.05267×0.01049=0.05300V∴ΔUg=Sb2+Δ仪2=0.19V，Ug±ΔU

4、g=12.12±0.19V2.汞原子受激后回到基态辐射出的光波波长λ的计算由1中计算可知，汞原子第一激发态电位Ug=12.12V（线性拟合结果），代入式hν=eUg及c=λν得：λ=hceUg=6.63×10-34×3.0×1081.60×10-19×12.12=1.026×10-7m=102.6nm该原子此次发出的光为紫外光，无法用肉眼观察。-8-清华大学精密仪器与机械学系物理实验报告2006010501杨霖2008-5-253.通过手动定量测量分析Uf、UG、UR对板极电流Ip的影响实验中记录的

5、数据如下表所示：组号Uf/VUG/VUR/V峰点2峰点3峰点4Ua/VIpUa/VIpUa/VIp11.92.410.030.18.041.710.053.411.622.12.410.029.825.140.938.053.046.532.12.510.029.727.041.639.553.547.042.12.710.030.121.041.229.553.935.052.12.411.030.516.042.225.854.134.0利用控制变量法分析上表中的数据：(1)Uf对板极电流Ip的

6、影响比较1、2两组数据可知，灯丝电压Uf增大，板极电流Ip也增大。分析：增大灯丝电压Uf，则灯丝温度升高，单位时间内产生的电子数增多，从而经过与汞原子碰撞等一系列相互的作用后，到达板极P的电子数增多，产生的板极电流Ip增大。(2)UG对板极电流Ip的影响比较2、3、4三组数据可知，随着控制栅电压UG的增大，板极电流Ip先增大后减小。分析：a.控制栅电压UG的主要作用是消除电子在阴极附近的堆积效应，控制阴极发射的电子流的大小，避免阴极产生的电子发生散射，无法到达板极P。-8-清华大学精密仪器与机械学系

7、物理实验报告2006010501杨霖2008-5-25b.增大控制栅电压UG，能有效减小电子在阴极附近的堆积，增大到达板极P的电子数目，从而导致板极电流Ip增大。c.当控制栅电压UG过大时，将会使进入碰撞空间的电子流变小，到达板极P的电子数减少，板极电流Ip减小。d.比较2、3组数据可知，板极电流Ip的增加值并不大，可能是因为此时的加速电压Ua已经接近使Ip达到最大值的电压值了。(1)UR对板极电流Ip的影响比较2、5两组数据可知，增大拒斥场电压UR的值，将减小板极电流Ip的值。分析：增大拒斥场电压

8、UR的值，将会使得电子穿越G2P需要更大的能量，因此对到达第二栅极G2的电子的能量要求的更高了，所以，在其他条件相同的情况下，满足这一要求的电子数目将会减少，从而到达板极P的电子数目减少，板极电流Ip减小。六、思考题1.第一峰位为什么不等于Ug？答：对于实际的F—H管，其阴极与栅极采用不同的金属材料制成，它们的逸出功不同，因此会产生接触电位差。接触电位差的存在，使真正加在电子上的加速电压不等于Ua，而是Ua与接触电位差的代数和，所以接触电位的存在将会使得整个Ip-Ua