弗兰克—赫兹实验报告
在物理学领域中，电子与原子之间的相互作用一直是研究的重点之一。为了验证玻尔模型中关于原子能级离散性的假设，德国物理学家詹姆斯·弗兰克（James Franck）和古斯塔夫·赫兹（Gustav Hertz）于1914年设计并实施了一项具有里程碑意义的实验——弗兰克—赫兹实验。
实验目的
该实验的主要目的是通过测量电子与汞原子碰撞过程中能量变化的情况，来证明原子内部存在不连续的能量状态。这一结果支持了尼尔斯·玻尔提出的原子结构理论，即电子只能存在于特定的能量轨道上，并且从一个轨道跃迁到另一个轨道时会吸收或释放固定量的能量。
实验原理
实验装置由一个真空管组成，其中包含一个加热的阴极、一个加速电极以及一个收集电流的阳极。当电子从阴极发射出来后，在加速电压的作用下向阳极移动。如果这些电子的能量足够高，则可以激发汞原子至更高的能级；而当电子的能量不足以克服汞原子基态与第一激发态之间的能量差时，电子将无法进一步加速，从而导致电流突然下降的现象出现。
实验过程
1. 准备阶段：首先确保整个系统处于高度真空状态，以减少外界干扰。
2. 施加电压：逐渐增加施加在阴极与阳极之间的电压，并记录下对应于不同电压值时通过系统的电流强度。
3. 观察现象：随着电压逐步升高，发现当达到某一特定数值时，电流会出现明显的跌落点。这表明此时部分电子失去了足够的动能去完成对汞原子的有效激发。
结果分析
通过对实验数据进行分析可知，当电子撞击汞原子时确实存在一个最小阈值电压（约4.9伏特），只有当外加电压超过这个值之后才能成功地使汞原子发生激发。这一发现强有力地证实了原子内部确实存在着分立而非连续的能量层级结构。
结论
弗兰克—赫兹实验不仅为量子力学奠定了坚实的基础，还为后续研究提供了重要的实验依据。它展示了微观世界不同于宏观世界的奇妙规律，并促进了人类对于自然界本质更深层次的理解。这项工作使得两位科学家荣获1925年的诺贝尔物理学奖，成为科学史上不可磨灭的一部分。
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