串行口通讯在全数字型弗兰克-赫兹实验仪中的应用开题报告
2020-06-07 09:06
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
文 献 综 述
研究背景
荣获1925年诺贝尔物理学奖的弗兰克赫兹实验,以及其巧妙的实验设计,验证了前一年丹麦著名物理学家波尔提出的原子结构的量子理论,玻尔深信原子的有核模型是正确的,但也深知卢瑟福的原子模型所面临的困难,认为要解决原子的稳定性问题,必须引入量子论[1],对原子物理学的发展和量子力学的建立做出了巨大的贡献[2],夫兰克赫兹实验室大学物理实验中的一个验证类实验,通过测定氩原子等元素第一激发电位(即中肯电位),证明原子能级的存在。实验用慢电子与稀薄气体原子碰撞的方法,使原子从低能级激发到较高能级,通过测量电子和原子碰撞时交换某一定值的能量,直接证明了原子内部量子化能级的存在。同时,也证明了原子发生跃迁时吸收和发射的能量是完全确定的、不连续的。设初速度为零的电子在电位差为u0的的加速电场作用下,获得能量eu0。当具有这种能量的电子与稀薄气体的原子发生碰撞时,就会发生能量交换。如以e1为代表氩原子的基态能量、e2为代表氩原子的第一激发态能量,那么当氩原子吸收从电子传递来的能量恰好为eu0=e2-e1时,氩原子就会从基态跃迁到第一激发态。而且相对应电位差称为第一激发电位(或称为氩的中肯电位)。测定出这个电位差eu0,就可以根据eu0=e2-e1求出氩原子的基态和第一激发态之间的能量差了(其他元素气体的第一激发电位差亦可依此法求得)[3]夫兰克#8212;赫兹实验将看不见的微观量子状态转换成宏观的可测量量显示出来,让学生看到原子中分立能级确实存在,对学生建立新的物理思想与进入新的微观物理世界,具有极其重要的引导作用。[4]
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
传统智能弗兰克赫兹实验仪存在的问题:
1.传统的实验仪维护成本比较高,由于传统的实验仪有大量的按钮和电位器,使用一段
时间后电位器会磨损严重,精度下降严重,或者因为一些学生操作不当,损坏了电位器,这样后期需要定期检测和更换零件。
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