Experiment Presentation 夫兰克-赫兹实验 炉温对于实验影响的探究 A3 0572414 张天佳
理论分析
影响实验的因素 可调参数影响: VF,VG1K,VG2P 以及炉温等 不可调因素影响: 接触电位差 热电子发射 碰撞几率 VG2K=nVc+V0 , 不同的金属材料 热电子发射 “峰”总会有一定的宽度 , 麦克斯韦统计分布规律 碰撞几率 板极电流下降不为0 ,电子与稀薄汞原子碰撞有一定的几率
炉温对实验的影响 温度改变 汞的饱和蒸汽压个改变 汞蒸汽的密度改变 电子与汞原子碰撞平均自由程变化。
电子的平均自由程 r为汞原子半径 n0为汞原子密度 电子热运动平均速率ve T是汞蒸汽温度(K) P 是饱和汞蒸汽压强
电子平均自由程表达式
下表是几种气体的原子直径 气体 2r/×10-8 Hg 3 He 2.5 Ne 3.54 Ar 3.6 Kr 3.14 Xe 4 下表1是几种气体的原子直径 下表1是几种气体的原子直径 下表1是几种气体的原子直径 下表是几种气体的原子直径 气体 2r/×10-8 Hg 3 He 2.5 Ne 3.54 Ar 3.6 Kr 3.14 Xe 4
下表为各温度下电子的平均自由程 温度/℃ 压强/mmHg 压强/pa 平均自由程/mm 100 0.2719 36.25 2.09029 110 0.4572 60.96 1.27557 120 0.7457 99.42 0.80197 130 1.186 158.13 0.51675 140 1.845 246.00 0.34022 150 2.807 374.26 0.22891 160 4.189 558.53 0.15693 170 6.125 816.66 0.10975 180 8.796 1172.80 0.07811 190 12.423 1656.40 0.05326
实验验证
实验设置参数 室内温度 17.0℃, 室内湿度 62%, 扫描电压范围 0~70.2V, VF=2.4V, VG1K=1.2V, VG2P=2.5V,
Question 1 ? 何谓“合适”的温度?
实验的时候, 温度从高到低调节好呢, 还是从低到高调节好呢? Question 2 ? 实验的时候, 温度从高到低调节好呢, 还是从低到高调节好呢?
100℃→130℃ 100℃ ? 110℃ ? 120℃ ? 130℃ ? 说明?
140℃→190℃ .VS. 140℃→150℃ 170℃→190℃
温度与第一激发电位的关系 合适的温度在180℃到190℃之间? 温度/℃ 第一激发电位/ev 150 5.226 160 5.143 170 5.100 180 4.953 190 4.868 合适的温度在180℃到190℃之间?
参考资料 近代物理实验1---基本实验 .吴思诚等著,北京大学出版社,1986年2月 课本教材 近代物理实验—夫兰克赫兹实验部分内容 近代物理实验 .高铁军 朱俊孔等,山东大学出版社,2000年9月 近代物理实验 .李敬林等,北方交通大学出版社,2003年8月 大学物理实验第二册第二版 .谢行恕,康秀士,霍剑青等,高等教育出版社,2005年11月 物理实验教程(近代物理实验部分).张孔时,丁慎训等,清华大学出版社,1991年7月 夫兰克赫兹实验的研究 .宋文福,冯正南,朱力,大学物理实验,Vol17,No2,2004年6月
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