5集成运算放大器的应用ok

实验五夫兰克-赫兹实验中弱电流的测量集成运算放大器的应用1914年夫兰克(F.Franck)和赫兹(G.Hertz)在研究气体放电现象中低能电子与原子间相互作用时，在充汞的放电管中发现：透过汞蒸汽的电子流随电子的能量呈现有规律的周期性变化，间隔为4.9eV,并拍摄到与能量4.9eV相对应的波长为253.7nm的光谱线.该实验证实了原子内部能量是量子化的，为玻尔于1913年发表的原子理论提供了新的实验事实1920年夫兰克及其合作者对原先实验装置作了改进，提高了分辨率，测得了汞的除4.9eV以外的较高激发能级和电离能级，进一步证实了原子内部能量是量子化的.1925年夫兰克和赫兹共同获得诺贝尔物理学奖，通过这一实验可以了解原子内部能量量子化的情况，学习和体验夫兰克和赫兹研究气体放电现象中低能电子和原子之间相互作用的实验思想和实验方法.同时学习用集成运算放大器测量弱电流【实验目的】1.了解原子能量量子化，测定汞或氩原子的第一激发电势：2.了解集成运算放大器的基本单元电路原理：3.利用运算放大器的放大作用，组成测量电路进行弱电流测量：【实验原理】1.弗兰克-赫兹实验根据量子理论，原子只能处在一系列不连续的能量状态，称为定态.相应的定态能量称为能级.原子的能量要发生变化，必须在两个定态之间以跃迁的方式进行.当基态原子与带一定能量的电子发生碰撞时，可以使原子从基态跃迁到高能态e'=E,-E。(1)式(1)中，E,为第一激发态能量（第一激发态是距基态最近的一个能态），E0为基态能量，e,为该原子第一激发能，弗兰克-赫兹实验的原理可由图1来说明，各电位分布如图2所示.电子由阴极发出经由电压'G2x形成的电场加速而趋向板极P,只要电子能量足以克服减速电压VG2形成的电场时，就能穿过栅极G2到达板极形成电流·由于管中充有气体原子，电子前进的途中要与原子发生碰撞.如果电子能量小于第一激发能'1，它们之间的碰撞是弹性的，根据弹性碰撞前后系统动量和动能守恒原理不难推得，电子损失的能量极小，电子能如期的到达板极，形成电流Ip,,将随着VG2x的增大而增大.但当电子能量达到'，时，电子与原子将在G2附近发生第一次非弹性碰撞，电子把能量V传给气体原子.碰撞后电子失去动能，损失了能量的电子将无法克服减速场到达板极，造成了电流I的第一次下降.若使VG2x继续增大，电31