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◎混合題或非選擇題
TARD
17~20題為題組
FO
1925 年的諾貝爾物理學獎頒給法蘭克與古斯塔夫·赫茲兩人,以褒揚兩人的實驗成
果,對量子物理作出重大的貢獻。(古斯塔夫·赫茲是電磁波存在證實者赫茲的姪子)
以下是有關法蘭克-赫茲實驗的介紹:如圖(一)所示,真空管內有汞蒸汽,管中陰極 C
與柵極 G 之間加有可以連續調整的正向電壓V,使由加熱燈絲所發出的電子,經此電場加
速而獲得動能。但在柵極G 與板極P之間則有一甚小的反向電壓 V.,使透出柵極的電子減
速｡安培計 @ 用以偵測抵達板極的電子流大小,電壓V 由零開始增加,並同時記錄安培計
所顯示的電流,所得電流對電壓的關係曲線,如圖二所示。
由圖(二)可看出,電壓V 由零開始增加時,電流隨之增大,但電壓增至4.9 伏特時,電流
卻突然下降。當電壓V 續增時,電流恢復增加,但當電壓續增至 9.8 伏特時,電流又再突
降。像這樣電壓V 每增加 4.9 伏特,電流就會再突降,同樣的情形重複出現。
在後來的實驗中,發現電壓V未達 4.9 伏特以前,真空管中的汞蒸汽所輻射光譜中,沒
有出現任何亮線,但當電壓V 達到或超過 4.9 伏特以後,光譜中就會出現波長為 253.7 奈米
的亮線。根據上文敘述,回答下列問題:
燈絲 汞蒸汽
BCLDB
O
46
C
G P
99170
(A)
ACTION
ww
非
圖(一)
第 18 單元 原子結構與原子核 283
4:9
200
EM
100-
5
10
電壓(伏特)
圖国际
2537 /12400
10148
22520
電 300
17. 波長為 253.7 奈米的光子,其能量約為
下列有關法蘭克-赫茲實驗的敘述,哪些正確?(多選)
9 1240
49 電子伏特。 2537
(A)汞原子基態時的能量為-4.9 電子伏特
可是內建推理
(B)當電壓V增至或超過 14.7 伏特時,電子有三次機會將汞原子激發
ev
(2)汞原子第一受激態與基態之間的能階差約為 4.9 電子伏特
D法蘭克-赫茲的實驗證實汞原子定態的存在,並提供一種測量原子能階差的方法
15
(E)法蘭克-赫茲的實驗中,汞原子因被電場加速而躍遷
當電壓V 為 10 伏特時,抵達柵極G的電子,其能量可能為何?(多選)
(A) 10 電子伏特
Wint
(B) 9.8 電子伏特
(C) 5.1 電子伏特
(D) 4.9 電子伏特
(5) 0.2 電子伏特
(F) 0
20. 寫出兩種方法,可將基態的原子激發至受激態。
將加速设的电子跟原子碰撞
光照射原子
10-4-9 = 5 )
10-4-9x2=0-2
10-0=10
