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