文档介绍：实验MP夫兰克赫兹实验
JAMES FRANCK （夫兰克） GUSTAV HERTZ（赫兹）
[目的]
-赫兹实验的原理和方法。
，验证原子能级的存在。
[原理]
玻尔理论指出，原子只能较长久地停留在一些稳定状态（即定态），其中每一状态对应于一定的能量，各定态的能量是分立的。原子只能吸收或辐射相当于两定态间能量差值的能量。即
h = E2- E1=∆E
，电子动能损耗极小，近似以原速率反向运动，系统动能守恒。非弹性碰撞时，电子损耗大量能量，速率明显减小。系统的动能损耗被原子吸收，此时原子将由底能级向高能级跃迁。
夫兰克一赫兹实验是通过具有一定能量的电子与原子碰撞，进行能量交换而实现原子从基态到高能态的跃迁。设氢原子的基态能量为E1 ，第一激发态的能量为E2 ，初速为零的电子在电位差为U0 的加速电场作用下，获得能量为eU0 ，具有这种能量的电子与氢原子发生碰撞，当电子能量EU0 ＜E2- E1时，电子与氢原子只能发生弹性碰撞，由于电子质量比氢原子质量小得多，电子能量损失很少。如果，电子与氢原子会产生非弹性碰撞，氢原子从电子中取得能量∆E 而由基态跃迁到第一激发态， eU0 = ∆ E，相应的电位差U0。即为氢原子的第一激发电位。
夫兰克--赫兹实验电路原理
夫兰克一赫兹实验电路原理如图1所示，在充氩的夫兰克--赫兹管中，电子由热阴极发出，阴极K和第二栅极G2之间的加速电压U2，使电子加速。在极板P和栅极G2之间加有减速电压U3，管内电位分布如图所示。当电子通过KG2空间进入G2P空间时如果能量大于eE3，就能达到板极形成板流。电子在KG2空间与氩原子发生了非弹性碰撞后，电子本身剩余的能量小于eE3，则电子不能到达板极，板极电流将会随栅极电压增加而减少。实验时使U2逐渐增加，仔细观察板极电流IP的变化，我们将观察到如图2所示的IP ~ U2曲线。
IP ~ U2曲线
随着U2 的增加，电子能量增加。当电子与氢原子碰撞后还留下足够的能量，可以克服G2P空间的减速场而到达板极P，此时板极电流将开始上升。如果电子在KG2空间得到的能量 eU2 =2 ∆E，电子在KG空间会因二次弹性碰撞而失去能量，而造成第二次板极电流下降。在U2 较高的情况下，电子在跑向栅极的路程中，将与氢原子发生多次非弹性碰撞、只要U2 = n ∆ E（ n=1， 2，…），就发生这种碰撞。在IP ~ U2曲线上将出现多次下降。对于氩，曲线上相邻两峰（或谷）对应的U0之差，即为原子的第一激发电位。
原子的激发电位
[实验仪器]
F-H实验装置包括F-H管、稳压电源、扫描电源和微电流测试仪等部分。
稳压电源输出分EF，E1和E3三组。分别提供灯丝电压UF、控制栅电压U1和减速电压U3。
加速电压U2由扫描电源E2供给，输出波形为锯齿波，扫描分为手动和自动两种。
微电流测试仪用以测量nA数量级的板极电流。