弗兰克赫兹实验的数据处理方法是通过在坐标纸上画出电流与电压的曲线找出峰值点,然后用逐差法求第一激发电压。
1914年,弗兰和赫兹在研究中发现电子与原子发生非弹性碰撞时能量的转移是量子化的。
精确测定表明,电子与汞原子碰撞时,电子损失的能量严格地保持
4.9eV,即汞原子只接收
4.9eV的能量。
弗兰克赫兹实验直接证明了汞原子具有玻尔所设想的完全确定、互相分立的能量状态,是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据,对原子物理学的发展起了重要作用。
弗兰克赫兹实验曲线起伏上升的原因是随着电子能量变大,电子和汞原子交替做弹性碰撞和非弹性碰撞,波峰代表弹性碰撞,损失能量少,电流就大,越过阈值后能量显著减小。
弗兰克赫兹实验证明原子内部结构存在分立的定态能级,这个事实直接证明了汞原子具有玻尔所设想的那种“完全确定的、互相分立的能量状态”,是对玻尔的原子量子化模型的第一个决定性的证据。
使用弹性碰撞和非弹性碰撞的理论,法兰克和赫兹给予了这实验合理的解释,当电压很低时,被加速的电子只能获得一点点能量,只能与水银原子进行纯弹性碰撞,这是因为量子力学不允许一个原子吸收任何能量,除非碰撞能量大于将电子跃迁至较高的能量量子态所需的能量。
此实验主要由以下几点产生误差:由于预热不足,使测量值产生误差;在实验时,由于电压的步差不可能连续,故测量的峰值会有一定的误差;由于仪器老化,数据不够精确;画出氩的IP-VG2曲线是一个比较粗糙的过程,容易产生误差;需要测量的数据较多,容易计算错误。