【数据记录与数据处理】1、MOD-5型立根油滴仪测量数据记录和数据处理参照表格5-1-1。2、HLD-MOD-IX型油滴仪测量(1)手动测量静态（平衡）测量法表5-1-1平衡测量法数据记录表A=SU (v)油g (s)t, (s)U(V)n,e,qi7(x10-19C)(×10-19C)相关计算：9l18元nld进行计算，式中油滴的半径根据公式g：，各常数分bU12pgtg2pgt.(1+pa别如下：p=981kg·m油的密度g=9.792m·s-2重力加速度空气粘滞系数n=1.83×10-kg.m-ls-1油滴匀速下降距离1=2.00×10-m修正常数b=6.17×10-°mcmHgP= 76.0cmHg大气压强d=5.00×10-m平行极板间距离目前e的公认值e。=1.6021773×10-19c1.43×10-144.15×10-6油滴质可以得到油滴带电量：q=油滴半径：nA(1+0.0)X-221
221 【数据记录与数据处理】 1、 MOD-5 型立根油滴仪测量 数据记录和数据处理参照表格 5-1-1。 2、 HLD-MOD-Ⅸ型油滴仪测量 (1)手动测量 静态（平衡）测量法 表 5-1-1 平衡测量法数据记录表 =t s 油 滴 g t (s) U (V) g t ( s ) U ( V ) i q ( 19 10 C − ) i n i e ( 19 10 C − ) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 相关计算： 根据公式 3 2 g 18 2 (1 ) l d q g b U t pa = + 进行计算，式中油滴的半径 g 9 2 l a gt = ，各常数分 别如下： 油的密度 重力加速度 空气粘滞系数 油滴匀速下降距离 修正常数 大气压强 平行极板间距离 目前e的公认值 可以得到油滴带电量： 14 3 2 g g 1.43 10 (1 0.02 ) q U t t − = + ，油滴半径： 6 1 2 g g 4.15 10 (1 0.02 ) a t t − = + ，油滴质 3 981kg m− = 2 g 9.792m s− = 5 1 1 1.83 10 kg m s − − − = 3 l 2.00 10 m− = 6 b 6.17 10 m cmHg − = P = 76.0cmHg 3 d 5.00 10 m− = 19 0 e 1.6021773 10 C − =
4量：m==元p=4.09×10°×a。3动态（非平衡）测量法表格自拟，并计算测量结果。电量的计算e=l_ k(,+t)nnauJe=_k(t'-{)iitg'uJk =_1.43×10-14[1+0.02J以上计算公式中取p近似等于油滴在温度为20°C的密度Po，取t=20℃时油的密度计算，引起的最大相对误差为0.5%为了证明电荷的不连续性和所有电荷都是基本电荷e的整数倍，并得到基本电荷e值，我们就应对实验测得的各个电荷值用差值法求出它们的最大公约数，此最大公约数就是基本电荷e值。但由于实验所带来的误差，求最大公约数比较困难，因此我们常用倒过来验证”的办法进行数据处理，即用实验测得的每个电荷值g除以公认的电子电荷值e=1.6021773×10-19c，得到一个接近于某一个整数的数值，对这个数值四舍五入取整，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目n，再用实验测得的电荷值q除以相应的n，即得到电子的电荷值e。(2)自动操作实验室用HLD-MOD-型油滴仪附有一套快速数据处理软件（平衡法)，同学们可在计算机上操作，实验数据和结果可一并打印出来，详见软件介绍。【注意事项】1、实验前必须调节仪器底座上的三只调平手轮，使底座上的水准仪指示水平。2、喷雾时喷雾器应竖拿，喷雾器对准油雾室的喷雾口，轻轻喷入少许油即可，切勿将喷雾器插入油雾室，甚至将油倒出来，更不应该将油雾室拿掉后对准上电极板落油小孔喷油。否则会把油滴盒周围搞脏，甚至堵塞落油孔。3、油滴盒上下电极间有高压产生，请不要将油雾杯取下来，以防触电。222
222 量： 4 3 3 3 4.09 10 3 m a a = = 。 动态（非平衡）测量法 表格自拟，并计算测量结果。 电量的计算 g e e g g q k t t ( ) e n nt t U t + = = e e e e g ( ) i q k t t e i it t U t − = = 14 3 2 g 1.43 10 1 0.02 k t − = + 以上计算公式中取 近似等于油滴在温度为 20 C 的密度 0 ，取 t=20℃时油的密度计算，引 起的最大相对误差为 0.5% 为了证明电荷的不连续性和所有电荷都是基本电荷 e 的整数倍，并得到基本电荷 e 值，我们 就应对实验测得的各个电荷值用差值法求出它们的最大公约数，此最大公约数就是基本电荷 e 值。 但由于实验所带来的误差，求最大公约数比较困难，因此我们常用“倒过来验证”的办法进行数据 处理，即用实验测得的每个电荷值 q 除以公认的电子电荷值 19 0 e 1.6021773 10− = C，得到一个 接近于某一个整数的数值，对这个数值四舍五入取整，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目 n ，再用实验测得的电荷值 q 除以相应的 n ，即得到电子的电荷值 e 。 (2)自动操作 实验室用 HLD-MOD-Ⅸ型油滴仪附有一套快速数据处理软件(平衡法)，同学们可在计算机上操 作，实验数据和结果可一并打印出来，详见软件介绍。 【注意事项】 1、实验前必须调节仪器底座上的三只调平手轮，使底座上的水准仪指示水平。 2、喷雾时喷雾器应竖拿，喷雾器对准油雾室的喷雾口，轻轻喷入少许油即可，切勿将喷雾器 插入油雾室，甚至将油倒出来，更不应该将油雾室拿掉后对准上电极板落油小孔喷油。否则会把 油滴盒周围搞脏，甚至堵塞落油孔。 3、油滴盒上下电极间有高压产生，请不要将油雾杯取下来，以防触电
5.2夫兰克-赫兹实验20世纪初，在原子光谱的研究中确定了原子能级的存在。原子光谱中的每根谱线就是原子从较高能级向较低能级跃迁时的辐射形成的。原子能级的存在，除了可由光谱研究证实外，还可利用慢电子轰击稀薄气体原子的方法来证明。1914年夫兰克-赫兹采用这种方法研究了电子与原子碰撞前后电子能量改变的情况，测定了汞原子的第一激发电位，从而证明了原子分立态的存在。后来他们又观测了实验中被激发的原子回到正常态时所辐射的光，测出的辐射光的频率很好地满足了玻尔假设中的频率定则。夫兰克-赫兹实验的结果为玻尔的原子模型理论提供了直接证据，他们因此获得了1925年度的诺贝尔物理奖。夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子结构的重要手段之一，实验中用的“拒斥电压”筛去小能量电子的方法，已成为广泛应用的实验技术。【实验目的】1、用实验的方法测定氩或汞原子的第一激发电位，从而证明原子分立态的存在。2、练习使用微机控制的实验数据采集。【实验原理】根据玻尔的原子模型理论，原子是由原子核和以核E3为中心沿各种不同轨道运动的一些电子构成的（图5-2-?1)。对于不同的原子，这些轨道上的电子数分布各不相同。一定轨道上的电子具有一定的能量。当同一原子的电子从低能量的轨道跃迁到高能量的轨道时（如图5-2-II1中从「到IⅡI），原子就处于受激状态。若轨道I为正常状态，则较高能量的IⅡI和Ⅲ依次称为第一受激态和第二图5-2-1原子结构示意图受激态，等等。但是原子所处的能量状态并不是任意的，而是受到玻尔理论的两个基本假设的制约：1、定态假设。原子只能处在稳定状态中，其中每一状态对应于一定的能量值Ei(i=1,2,3,...),这些能量值是彼此独立的，不连续的。2、频率定则。当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时，就吸收或释放出一定频率的电磁辐射。频率的大小取决于原子所处两定态之间的能量差，并满足如下关系hv=E,-Em(5-2-1)223
223 5.2 夫兰克-赫兹实验 20 世纪初，在原子光谱的研究中确定了原子能级的存在。原子光谱中的每根谱线就是原子从 较高能级向较低能级跃迁时的辐射形成的。原子能级的存在，除了可由光谱研究证实外，还可利 用慢电子轰击稀薄气体原子的方法来证明。1914 年夫兰克-赫兹采用这种方法研究了电子与原子 碰撞前后电子能量改变的情况，测定了汞原子的第一激发电位，从而证明了原子分立态的存在。 后来他们又观测了实验中被激发的原子回到正常态时所辐射的光，测出的辐射光的频率很好地满 足了玻尔假设中的频率定则。夫兰克-赫兹实验的结果为玻尔的原子模型理论提供了直接证据，他 们因此获得了 1925 年度的诺贝尔物理奖。 夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子结构的重要手段之一，实验中用的“拒斥电压”筛去小能 量电子的方法，已成为广泛应用的实验技术。 【实验目的】 1、用实验的方法测定氩或汞原子的第一激发电位，从而证明原子分立态的存在。 2、练习使用微机控制的实验数据采集。 【实验原理】 根据玻尔的原子模型理论，原子是由原子核和以核 为中心沿各种不同轨道运动的一些电子构成的（图 5-2- 1）。对于不同的原子，这些轨道上的电子数分布各不相 同。一定轨道上的电子具有一定的能量。当同一原子的 电子从低能量的轨道跃迁到高能量的轨道时（如图 5-2- 1 中从 І 到Ⅱ），原子就处于受激状态。若轨道Ⅰ为正常 状态，则较高能量的Ⅱ和Ⅲ依次称为第一受激态和第二 受激态，等等。但是原子所处的能量状态并不是任意的， 而是受到玻尔理论的两个基本假设的制约： 1、定态假设。原子只能处在稳定状态中，其中每一状态对应于一定的能量值 Ei(i=1,2,3,.),这 些能量值是彼此独立的，不连续的。 2、频率定则。当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时，就吸收或释放出一定频率的 电磁辐射。频率的大小取决于原子所处两定态之间的能量差，并满足如下关系 n m h E E = − （5-2- 1） 图 5-2-1原子结构示意图