原理

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          玻爾原子模型:

原子由原子核与核外電子組成。電子沿著以核為中心的各种不同圓形軌道運動。一定軌道上的電子,其能量是穩定的,稱為定態。原子處于最低能量的定態稱為基態,其后隨能量增高的各种定態分別稱為第一激發態、第二激發態等等。

原子狀態的改變可以通過原子本身吸收或輻射電磁波,使原子從某种定態轉變為另一种定態,稱為躍遷。能級的躍遷必須滿足如下公式:

式中h為普朗克常數,Em与En分別為原子處于第m和第n個定態時原子的能量,V為原子從第m個定態躍遷到第n個定態時吸收或發出電磁波的頻率。(點擊右邊按紐變換定態)

 

                  原理圖

 

本實驗采用另一种方式控制原子狀態的改變,即用電子轟擊原子,而電子的動能可以通過改變加速電位的方法予以調節。

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由熱陰极K發出的電子,經電壓U2加速后獲得能量為eU2,并在此空間內与汞原子發生碰撞,設汞原子基態及各激發態能量分別為E0、E1、E2 ···,  則當:

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電子与汞原子發生彈性碰撞,電子保持原動能不變,將到達板极A形成板极電流;當

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電子与汞原子作非彈性碰撞,汞原子吸收能量后從基態躍遷到第一激發態,而電子失去能量后被反向電場U3篩去,板极電流急劇減小。當

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電子能量增加,碰撞后還留有足夠能量克服反向電場到達板极A,形成板极電流,因而板极電流又隨U2增加而開始上升。可見, 凡滿足式子

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板极電流都會相應下跌,而兩相鄰板极電流下跌處的U2值之差,即為汞原子第一激發電位U0

本實驗就是要驗証原子能級的存在并測定汞原子第一激發電位U0

  

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