集成运算放大器的应用——弱电流测量.doc

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1、VF：灯丝加热电压VG1K：正向小电压VG2K：加速电压VG2P：减速电压F：灯丝K：阴极G1：栅极（控制栅极）G2：栅极（加速栅极）P：板极图1弗兰克-赫兹实验原理图弗兰克-赫兹实验的原理可由图1来说明，各电位分布如图2所示．电子由阴极发出经由电压VG2K形成的电场加速而趋向板极P，只要电子能量足以克服减速电压VG2P形成的电场时，就能穿过栅极G2到达板极形成电流Ip．由于管中充有气体原子，电子前进的途中要与原子发生碰撞．如果电子能量小于第一激发能eV1，它们之间的碰撞是弹性的，根据弹性碰撞前

2、后系统动量和动能守恒原理不难推得，电子损失的能量极小，电子能如期的到达板极，形成电流Ip，Ip将随着VG2K的增大而增大．但当电子能量达到eV1时，电子与原子将在G2附近发生第一次非弹性碰撞，电子把能量eV1传给气体原子．碰撞后电子失去动能，损失了能量的电子将无法克服减速场到达板极，造成了电流Ip的第一次下降．若使VG2K继续增大，电子在经历了第一次非弹性碰撞后，仍有剩余动能到达板极，电流又会上升，直到VG2K达到两倍的eV1时，使电子与原子发生两次非弹性碰撞，电流又再度下跌，余可类推．如此反复

3、将出现图3的曲线．图3弗兰克-赫兹实验曲线曲线极大极小的出现呈明显的规律性，它是原子能级量子化的体现．就图3的规律来说，每相邻极大或极小值之差即为第一激发能．图2电位分布-13-