陳小凡

(哈爾濱工業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱 150001)

弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中的伏安特性曲線

陳小凡

(哈爾濱工業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱 150001)

給出了弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中的伏安特性的理論關(guān)系,并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比表明,理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn);伏安特性曲線

伏安特性曲線反映了物質(zhì)許多特性。等離子體的伏安特性曲線包含了等離子體密度的信息。高溫超導(dǎo)的伏安特性曲線包含了分布函數(shù)及譜函數(shù)的信息。納米材料的伏安特性曲線包含了材料的輸運(yùn)特性的信息。電化學(xué)的伏安特性曲線包含了電解液的電特性的信息。弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中的伏安特性曲線則包含了物質(zhì)原子特性的信息。

弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)史上一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)。弗蘭克和赫茲的研究表明:電子與原子發(fā)生碰撞時(shí)能量的變化是量子化的。他們的研究還表明,電子與原子碰撞時(shí),電子損失的能量是確定值。這個(gè)事實(shí)還證明了原子具有玻爾所設(shè)想的電子那種不連續(xù)的能量狀態(tài),是對(duì)玻爾的原子量子化模型的關(guān)鍵性的證據(jù)[1-15]。在弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中,我們可以得到伏安特性實(shí)驗(yàn)曲線。從這條曲線我們可以得到激發(fā)能級(jí)的值。圖1給出了弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中伏安特性實(shí)驗(yàn)曲線。

圖1 弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中伏安特性實(shí)驗(yàn)曲線

本文給出了弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中的伏安特性的理論關(guān)系,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。

我們的模型如下:假定第一激發(fā)電位為U0。當(dāng)帶有能量eU0的電子從陰極到達(dá)陽(yáng)極時(shí),其中α百分比的電子不改變其速度,1-α百分比的電子停止。根據(jù)這一模型,當(dāng)V=nU0(n為零或正整數(shù))時(shí),電流為:

這里

圖2 伏安特性曲線上實(shí)驗(yàn)和理論的極小值

這里

圖3給出了伏安特性曲線上實(shí)驗(yàn)和理論的極大值。它表明,理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

圖3 伏安特性曲線上實(shí)驗(yàn)和理論的極大值

綜上所述,本文給出了弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中的伏安特性的理論關(guān)系,并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比表明,理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)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