夫兰克赫兹实验仪
一、 概述
学习研究电子和原子碰撞的实验思想和方法，加深对原子能量量子化的理解；充分证明原子内部能量是量子化的；学习测定氩原子第一激发电势的方法。
F-H实验原理如图1所示，充氩气的四极管中，电子由热阴极发出，阴极K和栅极G1间的加速电压VG1使电子加速，在极板P和栅极G2之间有减速（拒斥）电压VP。当电子通过栅极G2进入G2P空间时，如果能量大于eVP就能到达极板形成电流IP。电子在G1G2空间与氩原子发生了弹性碰撞，电子本身剩余的能量小于eVP，则电子不能到达极板，极板电流将会随着栅极电压的增加而减小。实验时使VG2逐渐增加，观察极板电流的变化得到如图3所示的IP~VG2曲线（计算机采样）。
随着VG2的增加，电子的能量增加，当电子与氩原子碰撞后仍留下足够的能量，可以克服G2P空间的减速电场而到达极板P时，板极电流又开始上升。如果电子在加速电场得到的能量等于2△E时，电子在G1G2空间会因二次非弹性碰撞而失去能量，结果极板电流第二次下降。在加速电压较高的情况下，电子在运动过程中，将与氩原子发生多次非弹性碰撞，在IP~VG2关系曲线上就表现为多次下降。对氩来说，曲线上相邻两峰（或谷）之间的VG2之差，即为氩原子的第一激发电位。这即证明了氩原子能量状态的不连续性。
二、 仪器构成
1.夫兰克—赫兹实验管
F-H管为实验仪的核心部件，F-H管采用间热式阴极、双栅极和极板的四极形式，各极均为圆筒状。这种F-H管内充氩气，玻璃封装。电性能及各电极与其他部件的连接示意图如图1。
2．F—H管电源组
提供F—H管各电极所需的工作电压，性能如下：
a．灯丝电压，直流1.3—5V，连续可调;
b．栅极--阴极间电压，直流，0—6V，连续可调；
c．栅极--阴极间电压，直流，0—90V，连续可调。
3．扫描电源和微电流放大器
扫描电源提供可调直流电压或输出锯齿波电压作为F-H管电子加速电压。直流电压供手动测量，锯齿波电压供示波器显示，X—Y记录仪和微机用。微电流放大器用来检测F-H管的极板电流。性能如下：
a．具有“手动”和“自动”两种扫描方式：“手动”输出直流电压，0—90V，连续可
调；“自动”输出0—90V锯齿波电压，扫描上限可以设定。
b．扫描速率分“快速”“慢速”两档：“快速”是周期约为20次/S的锯齿波，供示波器
和微机用；“慢速”是周期约为0.5次/S的锯齿波，供X—Y记录仪用。
c．微电流放大测量范围为10－9，10－8，10－7，10－6A四档。
4．夫兰克—赫兹实验值和分别用三位半数字表头显示。（实际值为表头示值×量程，的实际值为表头示值×10V）
5．面板及功能如图2所示。
三、主要技术性能
4夫兰克-赫兹管：充氩（无需加热），4级结构，寿命≥3000h；
4微电流测量：测量范围10-6～10-9 A（4档），三位半数字显示；
4最小读数：电压0.1V，微电流10-10A；
4动态显示：普通示波器直接观察，直观演示实验过程的动态谱峰；
4工作电压： 灯丝电压(UH): DC 3～6.2 V ±1%
一栅电压(UG1K): DC 0～5 V ±1%
二栅电压(UG2K): DC 0～140V ±1%
拒斥电压(UG2A): DC 0～15 V ±1%
数显工作电压UD： DC 5V ±1%
锯齿波参数： 锯齿波扫描幅度≥60 VPP
锯齿波扫描频率： 200±2% Hz
4观察谱峰数：观测谱峰数≥8，观测谱谷数≥6；
4实验面板图示法表示实验原理及电路，5块LED数字面板尽数显示实验参数，各参数表头独立，无需切换；
4LB-FH系列有基本型和微机型两种型号：
基本型：支持手动测量和示波器测量；
微机型：支持手动测量、示波器测量和微机测量；
四、使用说明
通过实验数据采集接口和调整实验仪器的VF为灯丝电压（1.3---5V左右）、VG1为栅极G1到阴极间电压（0---6V）、VP拒斥电压（取合适值使得曲线比较清晰，不出现大量在主曲线外的采样点）、VG2为栅极G2到阴极之间的电压(0---90V）。
下面是一组测定的数据。
实验测得数据由计算机描绘出IP~VG2关系曲线图为图3，该图是1245个采样点逐点描绘出的图线，其中各点的数据也可保留在计算机内，在这里不一一罗列。
五、 仪器使用注意事项
1、仪器应该检查无误后才能接电源，开关电源前应将各电位器逆时针旋转至最小值位置。
2、灯丝电压VF不易放得太大，一般在2V左右，如电流偏小再适当增加。
3、要防止F—H管击穿（电流急剧增加），如发生击穿应立即调低以免F—H管受损。
4、F—H管为玻璃制品不耐冲击应重点保护。
5、实验完毕，应将电位器逆时针旋转至最小值位置。
六、主要完成实验项目
1、弗兰克赫兹实验
