文档介绍：实验三十四 夫兰克－赫兹实验
２０世纪初，对原子光谱学的研究，证明了原子能级的存在，原子光谱中的每根谱线，就是原子从某个较高能级向较低能级跃迁时的辐射。然而，原子能级的存在除了可由光谱研究证实外，还有另一种方法：１９１４年，德国物理学家夫兰克和赫兹，利用慢电子与稀薄气体原子碰撞的方法，使原子从低能级激发到高能级，并通过研究电子与原子碰撞前后电子能量的改变情况，测定了氩原子的第一激发电位，从而直接证明了原子能级的存在。同时也证明了原子发生跃迁时吸收和发射能量是完全确定的、不连续的。这就是著名的夫兰克－赫兹实验。它成了玻尔原子理论的一个有力的实验证明，这两位物理学家也因此而获得了１９２５年的诺贝尔物理奖。
一、［实验目的］
通过测定氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在。
通过实验加深对能级概念的理解。
二、［实验仪器与装置介绍］
FH-2A型夫兰克－赫兹实验仪
夫兰克－赫兹管
图３４－１
本实验中所用的充氩四极ＦＨ－2A型夫兰克－赫兹管，其结构如图３４－１所示，
图３４－2
仪器面板功能介绍（如图３４－2）
电流IA量程切换开关
电流表，指示IA电流值。IA＝IA量程切换开关（1）指示值×电流表②读数/100。
电压表，与电压指示切换开关（9）配合使用，分为VH、VG1K、VG2A、VG2K各种电压，指示VH、VG1K、，。
电源开关
VG2K输出端口，接至示波器或其它记录设备X轴输入端口，此端口输出电平为VG2K的1/10。
自动/手动切换开关。接入为“自动”位置，与快速/慢速切换开关（7）及VG2K调节旋钮（13）配合使用，可选择电压扫描速度及范围；接入“手动”位置，与（13）配合使用，手动选择电压扫描范围。
快速/慢速切换开关，用于选择扫描速度。只有（6）选择“自动”位置时此开关才起作用。
IA输出端口，接至示波器或其它记录设备Y轴输入端口。
电压指示切换开关，与电流表（3）配合使用，可分别指示VH、VG1K、VG2A、VG2K各种电压。
灯丝电压VH调节旋钮，调节范围3－，不可过高或过低，调节过程要缓慢，边调节边观察示波器图形变化，不可出现波形上端切顶现象，否则应降低灯丝电压VH。
VG1K、调节旋钮，－5V，，待示波器出现6个峰值时，分别进行VG1K、VG2A调节，使从左至右，曲线的IA谷值逐个抬高。
VG2A调节旋钮，－15V，开始调至8V左右。
VG2K调节旋钮，自动/手动切换开关（6）置于“手动”时调节范围0－100V，置于“自动”时调节范围0－80V。
三、［实验原理］
１９１３年，丹麦物理学家玻尔在卢瑟福的原子核型结构的基础上，把量子概念应用到原子系统，提出了著名的玻尔原子理论，他指出：
原子系统存在一系列的稳定状态（简称定态），在这些定态，电子虽然作加速运动，但不辐射能量，原子定态的能量只能取某些分立的不连续的值，而不能取其它值。
当原子从某一能量为的定态跃迁到另一能量为的定态时，原子将放出（或吸收）一定频率的电磁辐射，辐射频率取决于两定态能量之差
其中h为普朗克常数，焦尔·