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多选题 适中0.65 引用2 组卷628
“通过观测的结果,间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段,如通过光电效应实验确定两端光具有粒子性。弗兰克—赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示,灯丝发射出初速度不计的电子,与栅极间的电场使电子加速,GA间加有电压的反向电场使电子减速。电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸气后,发现KG间电压每升高时,电流表的示数就会显著下降,如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关,玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。仅依据本实验结果构建的微观图景合理的是(  )
A.汞原子基态和第一激发态的能级之差可能是
B.存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能
C.相对于G极,在极附近时电子更容易使汞原子跃迁
D.电流上升,是因为单位时间内使汞原子发生跃迁的电子个数减少
20-21高二下·北京海淀·期中
知识点:基态、激发态、跃迁、电离 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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量子理论是20世纪物理学发展的重大成就之一,玻尔提出的原子结构理论推动了量子理论的发展。玻尔理论的一个重要假设是原子能量的量子化,1914年,弗兰克和赫兹利用粒子碰撞的方式证明了原子能量的量子化现象。
弗兰克—赫兹实验原理如图甲所示,灯丝K发射出初速度不计的电子,K与栅极G间加有电压为U的电场使电子加速,GA间加0.5V的反向电压使电子减速。当电子通过K-G 空间加速后进入G-A空间时,如果能量较大,就可以克服G-A间的反向电场到达接收极A,形成电流通过电流表。在原来真空的容器中充入汞蒸汽,当电子的动能小于汞原子从基态跃迁到第一激发态所需的能量时,由于汞原子的能量不能连续变化,电子与汞原子发生弹性碰撞;当电子的动能大于汞原子从基态跃迁到第一激发态所需的能量时,电子与汞原子发生非弹性碰撞,汞原子吸收电子的一部分动能,使自己从基态跃迁到第一激发态。已知电子质量为m,电荷量为e,汞原子质量远大于电子质量。
(1)求容器中未充入汞蒸汽时电子被加速到栅极G的速度大小;
(2)证明一个运动的电子与一个静止的汞原子发生弹性正碰时,电子几乎不会因碰撞损失能量;(证明过程中需要用到的物理量请自行设定)
(3)实验得到如图乙所示的IU图像,从图中看出,每当KG间电压增加4.9V时,电流就会大幅下降,请解释这一实验结果。

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