在夫兰克-赫兹实验中,斥电压在实验中的作用是什么?

如果电压时灯丝和阳极（第二栅极）间的加速电压，通常实验中是的，但如果充气管中的气体足够稀薄，也可能测到高激发态对应的电位。

水银原子的电子的最低激发能量是 4.9eV。当加速电压升到 4.9 伏特时，每一个移动至栅极的自由电子拥有至少 4.9eV动能（外加电子在那温度的静能）。

自由电子与水银原子可能会发生非弹性碰撞。自由电子的动能可能被用来使水银原子的束缚电子从一个能量量子态跃迁至另一个能量量子态，从而增加了束缚电子的能极，称这过程为水银原子被激发。

但是经过这非弹性碰撞，自由电子失去了 4.9eV 动能，不再能克服栅极与阳极之间负值的电压。大多数的自由电子会被栅极吸收。因此，抵达阳极的电流会猛烈地降低。

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夫兰克—赫兹管实验的相关要求规定

1、实验要在一个类似真空管的管状容器，称为水银管，内部充满温度在140度与200度之间，低气压的水银气体。水银管内，装了三个电极：阴极、网状控制栅极、阳极。

2、当加速电压很低，小于 4.9伏特V时，随着电压的增加，抵达阳极的电流也平稳地单调递增。当电压在 4.9 伏特时，电流猛烈地降低，几乎降至 0 安培。继续增加电压。再一次，同样地，电流也跟随着平稳地增加，直到电压达到 9.80伏特。

3、当电压很低时，被加速的电子只能获得一点点能量。他们只能与水银原子进行纯弹性碰撞。这是因为量子力学不允许一个原子吸收任何能量，除非碰撞能量大于将电子跃迁至较高的能量量子态所需的能量。

弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据，对玻尔的原子理论是一个有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。

1913 年他和G.赫兹在柏林大学合作，研究电离电势和量子理论的关系，用的方法是勒纳德（P.Lenard ）创造的反向电压法，由此他们得到了一系列气体，例如氦、氖、氢和氧的电离电势。后来他们又特地研究了电子和惰性气体的碰撞特性。

参考资料来源：百度百科-弗兰克—赫兹实验

筛选的作用，挑选能量较大的电子。如果电子能量较大，就能克服拒斥电压的作用而到达屏极，形成屏极电流I并为电流计所指示，否则就到不了屏极。

弗兰克—赫兹实验证明原子内部结构存在分立的定态能级。这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。

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弗兰克—赫兹实验，实验设置：

1、当加速电压很低，小于 4.9伏特V时，随着电压的增加，抵达阳极的电流也平稳地单调递增。

2、当电压在 4.9 伏特时，电流猛烈地降低，几乎降至 0 安培。

3、继续增加电压。再一次，同样地，电流也跟随着平稳地增加，直到电压达到 9.80伏特。

4、当电压在 9.8 伏特时，又观察到类似的电流猛烈降低。

5、电压每增加 4.9 伏特，电流就会猛烈降低。这样系列的行为最少继续维持至 100 伏特电压。

参考资料来源：百度百科-弗兰克—赫兹实验

就是个筛选的作用，挑选能量较大的电子，如果电子能量较大，他就能克服拒斥电压的作用而到达屏极，形成屏极电流I并为电流计所指示，否则就到不了屏极。

弗兰克—赫兹实验证明原子内部结构存在分立的定态能级。这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”，是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。

扩展资料：

这个经典实验的主要实验器具是一个类似真空管的管状容器，称为水银管，内部充满温度在140与200之间，低气压的水银气体。水银管内，装了三个电极：阴极、网状控制栅极、阳极。阴极的电势低于栅极跟阳极的电势，而阳极的电势又稍微低于栅极的电势。

阴极与栅极之间的加速电压是可以调整的。通过电流将钨丝加热，钨丝会发射电子。由于阴极的电势高于钨丝的电势，阴极会将钨丝发射的电子往栅极方向送去。因为加速电压作用，往栅极移动的速度和动能会增加。

到了栅极，有些电子会被吸收；有些则会继续往阳极移动。通过栅极的电子，必须拥有足够的动能，才能够抵达阳极；否则，会被栅极吸收回去。装置于阳极支线的安培计可以测量抵达阳极的电流。

在夫兰克－赫兹实验中，斥电压在实验中的作用是筛选的作用，挑选能量较大的电子。如果电子能量较大，就能克服拒斥电压的作用而到达屏极，形成屏极电流I并为电流计所指示，否则就到不了屏极。

实验结果诠释：使用弹性碰撞和非弹性碰撞的理论，法兰克和赫兹给予了这实验合理的解释。当电压很低时，被加速的电子只能获得一点点能量。他们只能与水银原子进行纯弹性碰撞。这是因为量子力学不允许一个原子吸收任何能量，除非碰撞能量大于将电子跃迁至较高的能量量子态所需的能量。

由于是纯弹性碰撞，系统内的总动能大约不变。又因为电子的质量超小于水银原子的质量，电子能够紧紧地获取大部分的动能。增加电压会使电场增加，刚从阴极发射出来的电子，感受到的静电力也会加大。

电子的速度会加快，更有能量地冲向栅极。所以，更多的电子会冲过栅极，抵达阳极。因此安培计读到的电流也会单调递增。

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实验背景

1913年，丹麦物理学家玻尔（N．Bohr）根据光谱学的研究和量子理论，在卢瑟福（Ruthford）的原子核模型基础上，提出了一个新的氢原子结构理论，指出原子存在能级。波尔理论在预言和解释氢光谱现象中取得了很大的成功。

1914年，德国物理学家夫兰克（J．Franck）和赫兹（G．Hertz）用慢电子（几个至几十个电子伏特）轰击稀薄单元素气体原子（如汞原子），研究在碰撞前后电子能量的变化，测量了汞原子的第一激发电位。

同时还分析了受激汞原子的光辐射，测量了光辐射的频率，从而证明了原子分立状态的存在，即原子状态发生跃变时，吸收和发射的能量是分立的、不连续的。夫兰克——赫兹实验为玻尔原子模型理论提供了有力的证据，成为历史上著名的物理实验之一，因此获得1925年诺贝尔物理学奖金。

参考资料来源：百度百科-弗兰克—赫兹实验