弗兰克赫兹实验数据处理_精品文档.doc

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数据处理

（1）计算第一激发电势和相对误差

IA--UG2K曲线数据

2.8V

2.6V

3.0V

电流/uA

电压/V

电流/uA

电压/V

电流/uA

电压/V

峰1

32.6

124.9

32.6

35.7

33.0

251.4

谷1

36.9

71.4

37.1

19.6

36.9

151.5

峰2

43.0

308.7

43.2

91.0

43.4

657.7

谷2

48.1

103.5

48.3

26.8

48.0

220.5

峰3

54.6

560.3

54.6

169.5

54.7

1258.4

谷3

59.5

157.0

59.7

42.8

59.4

369.4

峰4

66.4

851.2

66.2

258.7

66.5

2004.2

谷4

71.5

289.1

71.5

80.3

71.1

742.7

IA/μA

IA~UG2K曲线

UG2K/V

用逐差法求氩原子第一激发电势U=（66.4+54.6-43-32.6）/4=11.35V

相对误差ER=（11.35-11.5）/11.5*100%=1.30%误差在允许范围内

通过比较有：

①灯丝电压的变化对极板电流有比较大的影响；

②在其他因素相同的情况下，灯丝电压越大，极板电流越大。

分析：

灯丝电压变大导致灯丝的实际功率变大，灯丝的温度升高，在其他的因素相同的情况下，单位时间到达极板的电子数增加，从而极板电流增大。

（2）改变灯丝电压，研究其对实验的影响。

反向拒斥电压UG2A=8.5V,，分别测量拒斥电压U=10.5V.，U=6.5V，情况下的实验数据。

IA--UG2K曲线数据

8.5V

10.5V

6.5V

电流/uA

电压/V

电流/uA

电压/V

电流/uA

电压/V

峰1

32.6

124.9

33.5

61.5

32.2

141.8

谷1

36.9

71.4

38.3

25.8

36.0

98.9

峰2

43.0

308.7

44.1

189.9

42.8

338.0

谷2

48.1

103.5

49.2

29.3

47.0

163.2

峰3

54.6

560.3

55.5

388.0

53.8

607.5

谷3

59.5

157.0

60.9

43.6

58.6

263.1

峰4

66.4

851.2

67.1

625.3

65.6

914.4

谷4

71.5

289.1

72.5

113.2

70.4

448.7

IA~UG2K曲线

UG2K/V

IA/μA

通过比较有：

①反向拒斥电压的变化对极板电流有一定的影响；

②在其他因素相同的情况下，拒斥电压增大时，极板电流减小。

分析：

反向拒斥电压增大，在其他的因素相同的情况下，电子的能量大于eUG2A的电子数减少，单位时间到达极板的电子数减少，从而极板电流减少。

思考与讨论

（1）灯丝电压对F—H实验的IA—UG2K曲线形状有何影响？

对第一激发电势的测量有何影响？

答：

灯丝电压不能过高或过低。

因为灯丝电压的高低，确定了阴极的工作电流。

灯丝电位低，阴极发射电子的能力减小，使得在碰撞区发生的碰撞减少，检测到的电流减小，给检测带来困难，从而使IA—UG2K曲线的分辨率下降；灯丝电压高阴极发射电子的能力增加，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值减小。

（2）从IA—UG2K曲线上可以看出阳极电流并不是突然下降，有一个变化的过程（电流的峰有一定的宽度），而且出现峰值后电流不能降为零，这是为什么？

答：

这是因为阳极发射的电子的初始速度不是完全相同的，服从一定的统计规律。

另外，由于电子与氩原子的碰撞有一定的几率，在大部分电子与氩原子碰撞而损失能量的时候，还会有一些电子没有发生碰撞而到达了阳极，所以阳极电流不会降为零。

实验总结:

通过本实验我们能熟练地用电脑绘制IA~UG2K曲线，并了解了弗兰克赫兹实验的原理和具体操作。