斥电压UG2A。管内空间电
位分布如图二所示。当电子通过KG2
空间进入G2A空间时,如果有较大的
能量(≥eUG2A),就能冲过反向拒
斥电场而到达板极形成板极电流,为微电流计μA表检出。如果电子在KG2空间
与氩原子碰撞,把自己一部分能量传给氩原子而使后者激发的话,电子本身所剩
余的能量就很小,以致通过第二栅极后已不足于克服拒斥电场而被折回到第二栅
极,这时,通过微电流计μA表的电流将显著减小。
实验时,使UG2K电压逐渐
增加并仔细观察电流计的电流
指示,如果原子能级确实存在,
而且基态和第一激发态之间有
确定的能量差的话,就能观察
到如图三所示的IA~UG2K曲线。
图三所示的曲线反映
了氩原子在KG2空间与电
子进行能量交换的情况。当
KG2空间电压逐渐增加时,
f电子在KG2空间被加速而取得越来越大的能量。但起始阶段,由于电压较低,
电子的能量较少,即使在运动过程中它与原子相碰撞也只有微小的能量交换(为
弹性碰撞)。穿过第二栅极的电子所形成的板极电流IA将随第二栅极电压UG2K
的增加而增大(如图三的oa段)。当KG2间的电压达到氩原子的第一激发电位
Uo时,电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞,将自己从加速电场中获得的全部
能量交给后者,并且使后者从基态激发到第一激发态。而电子本身由于把全部能
量给了氩原子,即使穿过了第二栅极也不能克服反向拒斥电场而被折回第二栅极
(被筛选掉)。所以板极电流将显著减小(图三所示ab段).随着第二栅极电压
的增加,电子的能量也随之增加,在与氩原子相碰撞后还留下足够的能量,可以
克服反向拒斥电场而达到板极A,这时电流又开始上升(bc段)。直到KG2间
电压是二倍氩原子的第一激发电位时,电子在KG2间又会因二次碰撞而失去能
量,因而又会造成第二次板极电流的下降(cd段),同理,凡在
UGK2=
Uo(
=1,2,3……)
(1-1-3)
的地方板极电流IA都会相应下跌,形成规则起伏变化的IA~UGK2曲线。
而各次板极电流IA下降相对应的阴、栅极电压差U
1一U
应该是氩原子的第
一激发电位Uo。
本实验就是要通过实际测量来证实原子能级的存在,并测出氩原子的第一激
发电位(公认值为Uo=1161V)。
原子处于激发态是不稳定的。在实验中被慢电子轰击到第一激发态的原子要
跳回基态,进行这种反跃迁时,就应该有eUo电子伏特的能量发射出来。反跃
迁时,原子是以放出光量子的形式向外辐射能量。这种光辐射的波长为
eUohh
c
(1-1-4)
对于氩原子
hc
6631034300108
r