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非弹性碰撞实验装置

发布时间:2022-12-26 15:58:22

『壹』 非弹性碰撞实验的重要性

非弹性碰撞的重要性:碰撞过程中物体会发生形变,还会发热、发声,碰撞过程中会有动能损失,动能、机械能都不守恒,即动能不守恒机械能不守恒这类碰撞称为非弹性碰撞。

非弹性碰撞的特点:两个物体碰撞后完全不反弹,物体粘附在一起,不分开。

『贰』 夫兰克-赫兹实验

这样能保证阴极发射的热电子不会轻易到达阳极,只有穿过栅极并且动能足够大的电子才能克服这个电场到达阳极。
如果没有这个排斥电压,一个电子只要稍微有动能就能到达阳极,这样也能观察到阳极电流,这样Ip的变化便不明显,实验现象难观察。

『叁』 简述弗兰克赫兹本实验中的能量转化过程

原发布者:allevvi

弗兰克-赫兹实验1.实验目的(1)用实验的方法测定汞或氩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系统。2.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。对于不同的原子,这些轨道上的电子束分布各不相同。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较高能量的轨道时,原子就处于受激状态。若轨道1为正常态,则较高能量的2和3依次称为第一受激态和第二受激态,等等。但是原子所处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,其中每一状态相应于一定的能量值Ei(i=1,2,3,…),这些能量值是彼此分立的,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:其中称作普朗克常数。原子状态的改变通常在两种情况下发生,一是当原子本身吸收或放出电磁辐射时,二是当原子与其他粒子发生碰撞而交换能量时。本实验就是利用具有一定能量的电子与汞原子相碰撞而发生能量交换来实现汞原子状态的改变。由玻尔理论可知,处于基态的原子发生状态改变时,其所需能量不能小于该原子从基态跃迁到第一受激态时所需的能量,这个能量称作临界能量。当电子与原子碰撞时,如果电子能量小于临界能

『肆』 非完全弹性碰撞实验中为什么用大滑块去碰撞小滑块

完全弹性碰撞实验中,为什么用大的去碰撞小的滑块,其实这是因为力学的问题,所以说通过角度和力量进行碰撞,这样更有利于提供一个数据。

『伍』 夫兰克赫兹实验

夫兰克-赫兹实验被认为是对原子的玻尔模型的实验证明,但有趣的是直到夫兰克和赫兹发表了他们的实验结果之后,他们才知道玻尔模型。这看起来是非常有趣的,夫兰克后来解释道:

We had not read it because we were negligent to read the literature well enough -- and you know how that happens. On the other hand, one would think that other people would have told us about it. For instance, we had a colloquium at that time in Berlin at which all the important papers were discussed. Nobody discussed Bohr's theory. Why not? The reasons is that fifty years ago, one was so convinced that nobody would, with the state of knowledge we had at that time, understand spectral line emission, so that if somebody published a paper about it, one assumed, Probably it is not right. So we did not know it.

当时的人们根本就不相信看上去复杂无比的原子光谱可能会被某个理论解释,如果有人声称解释了原子的发射谱线,当时的物理学家会本能地认为这个理论是错误的。

夫兰克-赫兹实验的装置如下图所示:

水银(汞,Hg)蒸汽被放在真空管内,电子从阴极射出后,被电势V加速,然后到达阳极,阳极是栅栏状的,阳极后面还有一个微弱的反向电压,反向电压比加速电压(V)弱的多,再后面是个集电极。(类似真空三极管,发射极,基极和集电极)

测量的是加速电压(V)和通过集电极电流(I)之间的关系,实验结果如下图:

可见这里存在一个约4.9伏的周期,每4.9伏周期,集电极电流会周期性的变大,达到峰值,然后陡峭地变小。

这4.9伏的周期性可被玻尔模型所解释。根据玻尔模型,原子中存在一系列的定态(stationary states),当原子由一个定态跃迁到另一定态时,可相应地吸收或放出一个光子,并满足频率关系(frequency relation):。4.9伏的周期性说明在汞原子的第一激发态与基态间能量差是4.9eV。

当加速电压处于0-4.9伏区间时,电子将获得0-4.9eV的动能,电子可能与汞原子发生弹性碰撞或非弹性碰撞,如发生非弹性碰撞电子将损失部分能量,而汞原子将获得部分能量。但根据玻尔模型,小于4.9eV的能量是不足以使汞原子发生跃迁的,因此只能发生弹性散射,电子在弹性散射的过程中并不损失能量,因此当电子达到阳极时具有大于0的动能,可以可以克服反向电压达到集电极,因此表现为有电流,并且随着加速电压的增大,电流也相应增大。

当加速电压正好为4.9伏时,电子具有4.9eV的动能,可与汞原子发生非弹性散射,汞原子被激发到激发态,电子损失4.9eV后动能为0,无法克服反向电压,因此表现为电流急剧下跌。

当加速电压达到两倍4.9伏时,则有可能发生两次电子与汞原子的非弹性散射,因此将出现第二个峰。如果继续增大加速电压,还可能出现更多的峰。如果电子能量大到足以把汞原子激发到更高激发态的能量,则可以出现不是4.9伏周期的峰。

观察夫兰克-赫兹实验的实验曲线,另一特征是电流波谷取值是逐渐变大的,这可以解释为总有部分电子未发生与汞原子的非弹性散射就到达了阳极,从而肯定会到达集电极。发生N+1次非弹性散射的几率要小于只发生N次非弹性散射的几率,因此随着加速电压的增大会有更多的电子以非零动能到达阳极,体现为电流波谷取值越来越高。

还可以考虑更多因素,比如无规则热运动对夫兰克-赫兹实验曲线的影响,将使曲线更加圆滑等等。但这些已经属于实验中不太重要的细节了。

1925年夫兰克和赫兹因夫兰克-赫兹实验共同获得诺贝尔物理学奖。

参考

1. The Franck-Hertz experiment supports Bohr's model
2. Hyperphysics: The Franck-Hertz Experiment
3. The Nobel Prize in Physics 1925

『陆』 一道高二验证动量守恒定律解答题

一、
p点是不放小球2时的落地点的平均位置
m点是放上小球2时小球2的落地点的平均位置
n点是放上小球2时小球1的落地点的平均位置

二、
根据能量守恒
动量守恒
第一空m1*OP=m1*OM+m2*ON
第二空(ON-OM)/OP

三、
有关

『柒』 非弹性碰撞入射速度与恢复系数

(1)实验的第一步中小球1落点的,小球1与小球2碰后小球1落点的,N点是小球2落点的.(2) (3)OP与小球的质量无关,OM和ON与小球的质量有关

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