【弗兰克赫兹实验】一、实验简介
弗兰克-赫兹实验是20世纪初由德国物理学家詹姆斯·弗兰克（James Franck）和古斯塔夫·赫兹（Gustav Hertz）共同进行的一项重要实验。该实验通过研究电子与原子之间的碰撞过程，验证了原子能级的存在，为量子力学的发展提供了关键的实验证据。
二、实验原理
在弗兰克-赫兹实验中，电子被加速后与气体原子发生碰撞。当电子的能量不足以激发原子跃迁时，碰撞为弹性碰撞；而当电子能量刚好等于原子的激发能时，会发生非弹性碰撞，导致电子能量减少，原子被激发到高能态。通过测量电流的变化，可以确定原子的激发能。
三、实验装置
实验主要由以下部分组成：
- 电子枪：用于发射电子
- 加速电极：控制电子能量
- 气体容器：装有惰性气体（如汞蒸气）
- 收集极：接收经过碰撞后的电子
- 电压调节器：调节加速电压
四、实验现象
随着加速电压的逐渐升高，电子获得的能量增加。当电子能量达到原子的激发能时，电子与原子发生非弹性碰撞，导致电子能量损失，电流出现明显的下降。这种现象在不同电压下重复出现，形成了电流-电压曲线上的波谷。
五、实验结论
弗兰克-赫兹实验首次直接证明了原子具有离散的能级结构，支持了玻尔的原子模型。这一发现对量子理论的发展起到了重要的推动作用。
| 项目 | 内容 |
| 实验名称 | 弗兰克赫兹实验 |
| 实验目的 | 验证原子能级的存在 |
| 实验原理 | 电子与原子碰撞过程中能量变化 |
| 实验装置 | 电子枪、加速电极、气体容器、收集极、电压调节器 |
| 实验现象 | 电流随电压变化呈现波谷状 |
| 实验结论 | 原子具有离散的能级结构，支持量子理论 |
六、实验意义
弗兰克-赫兹实验不仅验证了原子能级的存在，还为后来的量子力学发展奠定了基础。该实验是物理学史上的里程碑之一，其成果也使弗兰克和赫兹获得了1925年的诺贝尔物理学奖。