%ae%9e验测量氩原子的第一激发电位的研究

第 "! 卷

第#期

茂名院学学 ,报-.(/0 -1230 3-4( 5-167571

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章编：号（)** "）! :;! :

2 量氩原的子一第激发电位研究

陈的海波

"茂（名院计学算机电与子信息学院 广东， 名茂，" )"***）

摘

要：

利用 智夫兰克能 赫

数，

分析这些参数了变化时实验曲变线化的原。因 键关：词灯丝 电压 第；一压； 反向栅压电； 一激第发位 电4? .

!［ A］ 实验仪 都是用第一代使

由于类管存此在加热不时控制、 好动手记录数实验据误差大缺点，等现在 高校各开都 充设的汞2 ，管了 用智能夫兰利克 验实测氩原子量的一第发电位激影响 4中

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实!验

实验原理玻尔的原 子理论出，指 子只能原长久地停较在留一些定状稳 （即态态稳）。原子的 每一态具状一有

的定量， 称能能级各能。级的能值量此彼立， 分原能量子不论通什过方式发么改生时变， 只使原子从一能 状个跃迁态到一另状态 （一个能个跃级到迁另一能级）个 。子从原个状一态迁跃另到一状个时态发射吸或

［收# 的能］是量定的一。用若 !7和 ) 7示两个表态的能状，量 发则射吸和收的射辐子频率由下光决定

式

B! 7) C 7管 。在密封）的玻璃内管充有氩 体气。丝 灯 G通后炽热电 使，旁热式极阴H 热而发受电射。子一栅极第 5 !的作主要是消除空间电荷用对阴极 子电射发影的。响在极 阴H 第二和极栅5 之)施加间一速电压加 ) ，.电 子在.) 的 加速，下 以动能 形成个减速一场电在。穿越 A5的 I).穿 过二第极 5) 而栅飞向极 板?。在 )5与 ? 之间一减加速电 .A压， 子电， 只有能中大量 于I.A 的电子能才达板到极? 而成板形电极流4J 。在 持保 !. 和. A不变的情况下， 测改

出相应板流的4 ，J 得将到如图) 示所的 J 4 .

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方数 　 据作简者介 ：陈波海 !（=;

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实!验理原图

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当线加电压 速& "零从始开增时大， 板流# ’之随大增。 当& "增到大原子的氩第一发激电时位 #’ 转，下 板为流#’ 逐渐又升， 当回 " 增大& 到，降说 明有些电子与氩子原发了生弹非碰撞。加性速电压 &"继续增 ，大说明 子与氩电子发原了第生次非弹二性碰。同撞的道样理 ，随着加电压 &"速的继 # ’转又为下，降" & (时， 第四 次 、……非性弹撞， 从碰引起板而 流’ 的# 相增续大 ，电会子第二在极栅) "附近与原子氩生第三发、次 …）… ， 板流 时#’ 会相都下应， 跌形成则起规的伏#’ % 应下 跌。见可 ，凡足满加速压 &" 电 +*&（ " ，，, (+ * ， 而与相!邻两流板大值极（ 极或小值） 对所应加速电压的的差就是值原氩子第一激的电发位&" 特 性曲线

，.］ 它［公认值为 !!的 ./ -。 &(

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实方法

以验气氩为被测气，体 采 用12 % 智0能夫兰克% 赫实兹验， 用仪计算机采集数，据改 灯变电丝、压第 一栅压、 反电向压参等数 ，得不同条出下件的# ’% &" 线曲 ，分曲线析化变的原因

!。

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-实结验果讨论

灯丝电与对实压曲验的线响影图 , 是持保一第压和栅反向斥电压不变时， 改

拒变灯丝电

压对实验时线的曲响。影由图可见： 灯电 压对丝验曲线实影的很灵敏， 响丝电灯压每变 改(- /， "验曲线实移动大。很（! ） 着随丝电压减小灯，实验 线下曲，移相 峰邻、谷 电的差值变流。大是因为这丝灯发电子射的理

机［3］ 为：电 子从要属金挣脱出中来，需要做功叫 脱功出

（

功数函 ） ， 用!表示， 一 来说，般 金属中电的可以自 子 由，运动 室温时， 多，数电子的动能很小（即 4 " 65 "7!） 因此 子脱电出来不。要电使能子出脱，来就必须 使电可知 对金属，热使加度温 8 增， 大实本验通过灯丝电中压灯使温丝度上， 子动升增能，大而 据 45"根* ,1 8， 这样分部动能于脱大出功 45（ ""69 ! ）的子电可以克服脱就功出逸出而属金，灯丝 始发开电子射 即，丝灯 电变压影化了响丝温度进灯改变了阴极电而的子发射率 所，以灯丝压电的小大定阴极发射决子的多电，少从 而决 定达到极电阳的大小，流 响影了总体电大流和相邻峰小、谷的电 差，流 着灯丝电压降随低时 ，峰 谷之 间、流电差值小减 ，图 如 ,的中: (-，/所 对应 的’#% " &曲线既不理，想 分率也辨。低因， 按此

照曲线所得求的氩原 子第的一发激位电其与公值认! !- . /误就差。这大因为是丝电灯低压 阴极，热的电子射发能减力小 这，但不不能使子电与氩子在碰原撞区持一保定碰的几率撞 而，使板极且 $ 检所到的电流测 $ 大#大减 但丝灯电不能压太相邻峰、 值谷流电差值大增 ，，少使曲线 移下- 灯丝电压升 时， #$高 辨率分然提高了，虽万 　 数据 大方 ，为因灯电丝过压大，阴极受 过热， 高使阴致发极射质物因蒸发快而太剥，落 时同丝灯电的压选也取要与

第$期

陈波： 海6 7 8实 测量验原氩子的第激一发电的位究

研

2/

第

一压栅 、反拒向电斥压合。 （!配 随）灯着丝电压增大 ，实曲线验一峰第向位左，移这 因是当为丝电灯增压大， 灯时丝的度温升，高灯 所发丝射热电子的 平动能增均大 在较，小的速电压加电子下就获能足够大的得能使量原子氩发激到一激第态发 。 表" 图 是#各曲 线所对的应同灯不丝压的实电数据验表对及应算计出的氩原子的第一发激电， 从位该表可 以看出 灯丝，电 $压% !&与 公值认" % ’"& 最近， 因接此 灯，丝压电应选择$ % !& 最 佳。

表

"丝电灯压峰位) *+, "! #$ 第一’激发位电 ’ /"$’! " "!(1 #(

不同(灯电丝压峰的位实数据验

$表 (% .&! + &*)+, "!0 #"’ $1 (’2$1 "2 ! %# $! %! ## ’% $ $1 %0 2 1 % "1 %" "( & $ !& .!% + )& +,!/* ’!0$2$1 /# 0 "(" #0"% 0$ !% $ # % 1’ 1’% #2 %2 ’" "%$# & %$ ’ .!&+& "#% $!$ %! ’ #% ’’1 % 22# %( "" %$(

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栅一对压验曲线的实影 图 $响是 持保丝灯电压反向和斥拒压电变， 不变

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栅压时一验实线的影响曲。图可由：见第 栅一对压 实曲验的影响也比较大， 在第线一栅压于 小& !， 随时 着第栅压一的大增， 验曲实线上移，向 但第当一压 大栅于 &! ， 时随着一第压的栅大， 增验实线下移曲 而， 第一位左右移峰象不现显， 明是因这为阴发射极电子 动能大的分部来用服克出功脱 ，余的剩动很小，能也 是就说子电的速初很度小， 堆在积极阴近， 附形成了空间电荷 层 其电，势于灯低丝的势，电称为 间电空

［1］ 效应 。此荷间空场电会带负把电荷电子的回去，拉

抑

制电发子射， 使能致到阳达 极 的电子*很。小在验 中实了为消除这空一间电层荷对阴电子极射发的影响， 用在阴极采3 与第栅二极 ! 4之施间第一加极栅 压电. " 因，此，随着 一第极栅压电 . 的增"，加 子被电拉到回阴极的3 " 之4间电场的可逐渐以服克空电场， 间子逐电减渐， 发小出的子电多增 如，这些电果子克服能反向拒电压的作斥用 大，部能分够持定维运向动 达， 到阳， 这极样电使明流增加，显当其它参 数不时， 第一栅压变

的大小恰能好部消全空除间电层对发荷射 子电影响的时 ，流达到最大电，值 如图$ 中的 !%( &，所以 图 在 中实验$曲线在一第栅小压于 & !时 ，实曲验线移。上 第一当栅压续增大继， 时虽然间空荷电层发对电子的影响已射失消 但电，在子第栅一压区内只域速加 不碰撞，。进 使而电流显降明低 ，此，因图 $ 中验 实因此 第，一压过栅高时， 小减进了入4" 4! 与之碰撞区域空间间电子的 ，曲在线一栅压第于 大&! ，时 实验曲线移下因此。，实 验时选合取的第一适栅压非常重。 表 !要是 图$ 各线曲对应的所不第同栅一实压验数表及对据应计算出氩的子的第原一激电位发 ，从 该可以看表，出随着第 栅一的压增大， 第一激发电逐渐位大增 第一，压栅 $为 % &(时， 与公认值" %"’ & 最近。接 但上面的由分可析知 第，栅压不能一太大 同，第时栅压一的取也要与选丝灯压、电反向拒 斥电配合压。 在丝电压灯为 $ !&，% 反拒斥向压为电0 % ( ， &环温境度为 "! 5时 ，第栅压一择 选$ %&( 最。佳

表!

第一压峰位栅)* +" , !# $ ’　方 数据万 第一发激电位. +!&0 #$ "1" !# #$’ " % #&() *+ ,! % # ## % $(’$ % # 1 ’% 1 2 2% $ "" !0&% . +&! "(!" 20!2# #$’ !/$

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$ 图是保持丝灯电压 第一、栅压不变， 改变反 向时拒电斥压时实对验曲线影响。由的可见， 反图拒向 电斥压对验曲线实的响较影。 （%大）随着 向反拒电压的斥大增， 实验线曲向下移。 是因为这反向拒电斥压对电子有速减的作， 当用加速 电压一定，时电 子获的动能一定， 反向得压电增时大 ，要栅求极&! 的电具子有更高的量才能能达到极 板， 但电子’能的并量未提高 ，拒斥电而却增压大 这使，能 达到极阳 (的 电子就小，减电 降低。流（! 随着）向拒斥电压的反大，增实 曲验第线一峰 右移。这位是因电为在子加电速中场得足获的能 量够使氩子原发到第激一激电位后，发又要在 反向拒 斥压的减速下， 才电能到极达 板，’当 向拒斥反压电增大时，能 使原氩激子发到一激发第态电的就子必须 得获更大的量能才能达阳极到 ， ’因此，所 加需电压值速增就大， 实验曲中第一峰位线向移右。表 # 是 $ 图各曲所对线的应同不向反拒斥压电的实数验表及对据计应出算氩的子原的一第激发电 位，从该 表以可看出 随着反向，拒电压斥增的大 ，

第一激发位逐电渐增， 大反拒向电压为斥) " +*时 公认与 值%%" $+ 接最近但。从上面是分析可知，反向 拒电压斥不太大能， 然实不曲验中线流电小太 ，实验曲不线 第一栅压, "+* 、境 环想，理且反 向斥拒压的选电要与灯取丝压电第一栅和配合。压故灯丝在电压 , "!+ 、 温度为! % -， 反向时拒电斥选压 择)" * +佳。最

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结论从上

面对 56 7实验测量原子的第一激氩电发实验现象的分位可析， 知用智 5 6能7 验仪实量测原

子的氩一第激发时态，灯丝电 压 第、一栅压、反向拒斥电压对实验 曲的线响影很大，要 想得获理想的/ ’6 !8曲线 ， 必须就择合适的选参， 数各使个参数匹好。 对配于本验室仪器实说，来 想要得获理的想 / 6’ 8 曲线， !丝灯随着灯丝电压的 大增，/ 6’8! 曲线上，移 压选电 , 择 !" +最；佳在 一第压栅于 小! 时， +着随一栅压的增第，大 实曲线向验上移 但，第一栅当压大 第于 随一第着一压栅的增， 实大曲线验下，移对 于本验实室仪器来说，要想 获得想理 的/’6 8 !曲 线 ，!+ ，时栅 选压择 , " * 最+；佳随 着向反斥拒压的电增， 实大验线向下曲， 移对本实验室仪器来说， 要于获得想理 想向拒斥反压选择电) "*+ 最 。佳的 ’ 6/8! 线曲，当 然于对同不 5 6的7 实验 ， 仪由管于子参数差异，的其最 佳值选取， 的需则通要实过的结测来果确定， 样才这保证能在实验容中得到理想易、的精确度高的实验 结果 。方万据 数

　)第期

海陈波 ：- #. 实 验测量原氩的子第激发一电位的研

究［考参献文

］(

!!］［ 李治 学 炉温"灯和丝电压对兰克 #夫赫兹 验结实的影响果 ［$］ （% ：） "四 川师范学大学， 报&%&&， ’% (!)" ［% 宋］福文、冯 正、南 力 " 朱夫克 兰#赫兹 实验研究 ［的 $ （%） ： ］" 学物理大实， 验%&)， !*&’ ) ［’" ］瑞王、平 小乐闫 、韦力 "智能兰夫 克 #兹实验测赫仪量进系改统［ $］ （+ ） "： 安长学学报，大%&& ’ ，%’ !’!" ［ ) 陆廷］、 济德敬、 胡铭南陈" 理实物教验程［ ］ ,同大学出济版，社 "上海 ：%& & &" +［］ 忠蛟何、汪 章 建"修正 - #.实 验中氩原的的子一第发激电 ［位 ］ $（）%： 大学物"实理验，%& &) !*， /’" 0］［ 古巴丽哈尔" 选择 “ 兰夫 #克 赫兹实” 条件的验要性重［ $］ ’（）： " 新 疆师大学学报范 ，/!/

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］献［

］!张 平， 树于林安" 钢 构结计防设保火护对 策 ［$］（ ） ’： " 西建安筑科技大学学， 报/!/ (% # /’%" %］［ 李勇" 对高层钢结构防 火系两体影个响的分析 ［$ ］（0） ：" 西 部探矿程，工 &%)& %0! # !% "( ’［］李国 " 强高层多建筑钢结设计 ［,构 ］中国筑建业工出版社 " 北京， %&：)&" ［］ )刘 清"组 结构合计原设理 ［,］ 重大庆学版社出 " ，重：庆% &%& " +］ ［宋华 "曼钢结构 设计计算与 ［,］机 械业工版社出，" 北 ： 京%&& "&［ ］ 0贺军 利"钢管混凝 柱土耐火性能究 ［,研］哈尔滨 筑建学，大" 哈滨尔 ：/!(/" ［* ］韩林 ， 海蕾 " 带保徐层护方管钢混土凝柱耐火限的试极研究 验 ［$］ 0（）： " 土木工程报学 ，%&&& ’’， !’ ’0 " #(］［ 九冯， 韩林海， 斌建经生 钢"高强混凝管土柱耐火限极试验的研 ［究$ （］!）： " 防科学与消技， %&术!， *&# "/ ［］ 韩/林海 "圆 钢混管土凝柱耐火极的限论计理结算及果工其实程 践［ $］ （） ： !"消 防科学技与术%&&，&， )! !# 0 ［!"］ &林海，韩徐 " 蕾钢方混凝土管柱耐火极的限理研论究［ $ （)） ：］ 消防"学与科技， 术%&&，& * /#"［! !］韩 海， 徐林，蕾 经建生 ，等" 钢混凝土柱的防管火护保厚度 ［层$ ］（0） " 消防科：与技术学，% &&! !，# )"［! % ］毛小勇 ，林韩 " 海 #钢 凝土组合板混耐火能性的究研 $］［（ % ： ） "哈尔建滨大筑学学报，% &&&，’! #’ 0"

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验测实量原子氩第一激的发电位研的究

作：者 者作单位

：刊名 英：刊名文：年，卷 期()： 被用引次：数 海波，陈 HCE NHaibo -茂学名院算计与机子信息学院,电东广茂,名,55020 茂名0学院学报 JUONALR F MAOOIMN COGLLGE 20E05，5(1)4 次1

考参文献6条()1 李.治学炉 温灯和电丝压对夫克-赫兰实验结兹果的响[期刊影文论-四]川范师大学报学自然（科版）学2 00(020 2).宋文福冯正.南朱力 .兰克夫赫兹实验的研-[究刊期论文]大学-理物实验2004 (0) 2.王3平.瑞小闫乐.力韦智能夫 克-兰赫实兹测量仪改进验统[期刊系文论]长安大-学学（自然科报版学 2）00(03) 45.廷济陆胡德..陈敬铭 物南理验实程 教002 5.何0蛟.忠汪建章修 正-F实H验中的氩子的第一原激发电位期刊[文]-论大学理物验 20实0(42) 06古.巴哈丽 选尔择夫"兰-赫克实兹"条验件的重性 1要99(63)

0引证献(文1) 1条.勇潘志.秉杨雄 智能型F-H实验仪误差的分析及据数处[期刊理论]文-宁工程夏术技2 0904()

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