从“宏观测量”到“微观碰撞”——弗兰克——赫兹实验教学中的若干问题

摘要

作为波尔原子能级理论第一个最直接的实验证据,弗兰克—赫兹实验是非常重要的一个实验教学项目。本文采用充有氩气的圆柱形、四电极式弗兰克—赫兹管,实验研究了灯丝电压、第一加速电压和拒斥电压对弗兰克—赫兹实验曲线的影响及其物理机制。在此基础上分析、总结了电子—原子之间可能发生的弹性/非弹性碰撞过程,并结合示意图的形式,帮助学生从'宏观测量'顺利进入到'微观碰撞',加深同学们对弗兰克—赫兹实验方法及其物理本质的理解。此外,本文还讨论了氩原子的第一激发态能级结构与弗兰克—赫兹曲线中峰/谷值间距的联系。