第一篇：弗蘭克赫茲 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求[范文模版]

題目：弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)

參考書目：

本部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求參照實(shí)驗(yàn)教材“弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)”，請(qǐng)同學(xué)們做好預(yù)習(xí)。

預(yù)習(xí)思考題：

1、原子狀態(tài)通常在哪兩種情況下發(fā)生改變？

2、為什么IA～UG2K曲線呈周期性變化？

3、拒斥電壓增大時(shí)，IA如何改變？

4、掌握弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)原理？

過(guò)程要求：

1、熟悉實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)和使用方法；（5分）

2、按照實(shí)驗(yàn)面板提示設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)；（5分）

3、手動(dòng)測(cè)試對(duì)氬元素的第一激發(fā)電位測(cè)量。（20分）

附加內(nèi)容：改變燈絲電壓，分析燈絲電壓對(duì)IA～UG2K曲線形狀的影響？結(jié)論要求：

1、在坐標(biāo)紙上作出IA～UG2K曲線；（15分）

2、用逐差法處理數(shù)據(jù)，求得氬的第一激發(fā)電位U0值；（10分）

3、將實(shí)驗(yàn)值與氬原子的第一激發(fā)電位比較，求出相對(duì)誤差；（10分）

4、誤差分析及思考題回答。（5分）

10分）（

第二篇：(郁春潮)弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書

弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)

弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)是1914年由德國(guó)物理學(xué)家弗蘭克和赫茲設(shè)計(jì)完成的。該實(shí)驗(yàn)研究電子與原子碰撞前后能量的變化，能觀測(cè)到汞原子的激發(fā)電勢(shì)和電離電勢(shì)，可以證明原子能級(jí)的存在，為波爾的原子結(jié)構(gòu)理論假說(shuō)提供有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。該實(shí)驗(yàn)的方法至今仍是探索原子結(jié)構(gòu)的重要手段之一。

一、教學(xué)目的

1．了解電子與原子之間的彈性碰撞和非彈性碰撞。2．觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深對(duì)玻爾原子理論的理解。3．由繪制的IP-VG2曲線求出氬原子的第一激發(fā)電勢(shì)。

二、教學(xué)要求

1、實(shí)驗(yàn)三小時(shí)完成。

2、理解玻爾原子理論。

3、了解弗蘭克-赫茲干涉儀的結(jié)構(gòu)、原理，學(xué)會(huì)它的調(diào)節(jié)和使用方法。

4、觀察、認(rèn)識(shí)弗蘭克-赫茲的IP-VG2曲線。

5、求氬原子的第一激發(fā)電勢(shì)。

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1、重點(diǎn)：理解玻爾原子理論。

2、難點(diǎn)：求氬原子的第一激發(fā)電勢(shì)。

四、講授內(nèi)容（約20分鐘）

1、實(shí)驗(yàn)原理

玻爾的原子模型指出：原子是由原子核和核外電子組成的。原子核位于原子的中心，電子沿著以核為中心的各種不同直徑的軌道運(yùn)動(dòng)。對(duì)于不同的原子，在軌道上運(yùn)動(dòng)的電子分布各不相同。

圖1原子結(jié)構(gòu)示意圖

在一定軌道上運(yùn)動(dòng)的電子，具有對(duì)應(yīng)的能量。當(dāng)一個(gè)原子內(nèi)的電子從低能量的軌道躍遷到較高能量的軌道時(shí)，該原子就處于一種受激狀態(tài)。如圖l所示，若軌道上為正常狀態(tài)，則電子從軌道Ⅰ躍遷到軌道Ⅱ時(shí)，該原子處于第一激發(fā)態(tài)；電子躍遷到軌道Ⅲ，原子處于第二激發(fā)態(tài)。圖中，E1、E2、E3分別是與軌道l、Ⅱ、Ⅲ相對(duì)應(yīng)的能量。

當(dāng)原子狀態(tài)改變時(shí)，伴隨著能量的變化。若原子從低能級(jí)En態(tài)躍遷到高能級(jí)Em態(tài)，則原子需吸收一定的能量△E：

△E=Em-En(1)原子狀態(tài)的改變通常有兩種方法：一是原子吸收或放出電磁輻射；二是原子與其他粒子發(fā)生碰撞而交換能量。本實(shí)驗(yàn)利用慢電子與氬原子相碰撞，使氬原子從正常狀態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，從而證實(shí)原子能級(jí)的存在。

由玻爾理論可知，處于正常狀態(tài)的原子發(fā)生狀態(tài)改變時(shí)，所需能量不能小于該原子從正常狀態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)所需的能量，這個(gè)能量稱臨界能量。當(dāng)電子與原子相碰撞時(shí)，如果電子能量小于臨界能量，則電子與原子之間發(fā)生彈性碰撞，電子的能量幾乎不損失。如果電子的能量大于臨界能量，則電子與原子發(fā)生非彈性碰撞，電子把能量傳遞給原子，所傳遞的能量值恰好等于原子兩個(gè)狀態(tài)間的能量差，而其余的能量仍由電子保留。

電子獲得能量的方法是將電子置于加速電場(chǎng)中加速。設(shè)加速電壓為U，則經(jīng)過(guò)加速后的電子具有能量eU，e是電子電量。當(dāng)電壓等于Ug時(shí)，電子具有的能量恰好能使原子從正常狀態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)．因此稱Ug為第一激發(fā)電勢(shì)。

圖2實(shí)驗(yàn)原理圖

弗蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖2所示。電子與原子的碰撞是在充滿氬氣的F—H管(弗蘭克一赫茲管)內(nèi)進(jìn)行的。F-H管包括燈絲附近的陰極K，兩個(gè)柵極G1、G2．板極A。第一柵極G1靠近陰極K，目的在于控制管內(nèi)電子流的大小，以抵消陰極附近電子云形成的負(fù)電勢(shì)的影響。當(dāng)F—H管中的燈絲通電時(shí)，加熱陰極K，由陰極K發(fā)射初速度很小的電子。在陰極K與柵極G2之問(wèn)加上一個(gè)可調(diào)的加速電勢(shì)差VG2，它能使從陰極K發(fā)射出的電子朝柵極G2加速。由于陰極K到柵極G2之間的距離比較大，在適當(dāng)?shù)臍鈮合?，這些電子有足夠的空間與氬原子發(fā)生碰撞。在柵極G與板極A之問(wèn)加一個(gè)拒斥電壓VG2，當(dāng)電子從柵極G2進(jìn)入柵極G2與板極A之問(wèn)的空間時(shí)，電子受到拒斥電壓VG2產(chǎn)生的電場(chǎng)的作用而減速，能量小于e VG2的電子將不能到達(dá)板極A。

當(dāng)加速電勢(shì)差VG2由零逐漸增大時(shí)，板極電流IP也逐漸增大，此時(shí)．電子與氬原子的碰撞為彈性碰撞。當(dāng)VG2增加到等于或稍大于氬原子的第一激發(fā)電勢(shì)Ug時(shí)，在柵極G2附近．電子的能量可以達(dá)到臨界能量，因此，電子在這個(gè)區(qū)域與原子發(fā)生非彈性碰撞，電子幾乎把能量全部傳遞給氬原子，使氬原子激發(fā)。這些損失了能量的電子就不能克服拒斥電場(chǎng)的作用而到達(dá)板極A，因此板極電流IP將下降。如果繼續(xù)增大加速電壓VG2，則在柵極前較遠(yuǎn)處，電子就已經(jīng)與氬原子發(fā)生了非彈性碰撞，幾乎損失了全部能量。但是，此時(shí)電子仍受到加速電場(chǎng)的作用，因此，通過(guò)柵極后，電子仍具有足夠的能量克服拒斥電場(chǎng)的作用而到達(dá)板極A，所以。板極電流IP又開始增大。當(dāng)加速電壓VG2增加到氬原子的第一激發(fā)電位Ug的2倍時(shí)，電子和氬原子在陰極K和柵極G2之問(wèn)的一半處發(fā)生第一次彈性碰撞，在剩下的一半路程中，電子重新獲得激發(fā)氬原子所需的能量，并且在柵極G。附近發(fā)生第二次非彈性碰撞，電子再次幾乎損失全部能量，因此，電子不能克服拒斥電場(chǎng)的作用而到達(dá)板極A．板極電流IP又一次下降。由以上分析可知，當(dāng)加速電壓VG2滿足式(2)VG2 =nUg(2)時(shí)，板極電流IP就會(huì)下降。板極電流IP隨加速電壓VG2的變化關(guān)系如圖3所示。從圖中可知，兩個(gè)相鄰的板極電流IP的峰值所對(duì)應(yīng)的加速電壓的差值約為11.5V。這個(gè)電壓等于氬原子的第一激發(fā)電勢(shì)。

圖3 IP-VG2曲線圖

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

1、將主機(jī)正面板上的“VG2輸出”和“Ip輸出” 與示波器上的“CH1onX”和“CH1onY”相連，將電源線插在主機(jī)的后面板的插孔內(nèi)，打開電源開關(guān)。

2、將掃描開關(guān)調(diào)至“自動(dòng)”擋，掃描速度開關(guān)調(diào)至“快速”，把Ip電流增益波段開關(guān)拔至“10nA”。

3、打開示波器電源開關(guān)，并分別將“X”、“Y”電壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至“1V”和“2V”，“POSITION”調(diào)至“x-y”,“交直流”全部打到“DC”。

4、分別調(diào)節(jié)VG1、VP、VF電壓至主機(jī)上部廠家標(biāo)定數(shù)值，將VG2調(diào)節(jié)至最大，此時(shí)可在示波器上觀察到穩(wěn)定的IP-VG2曲線。

5、將掃描開關(guān)拔至“手動(dòng)”擋，調(diào)節(jié)VG2最小，然后逐漸增大其值，尋找IP值的極大和極小值點(diǎn)，以及相應(yīng)的VG2值，即找出對(duì)應(yīng)的極值點(diǎn)（VG2、IP）也即IP-VG2曲線的波峰和波谷的位置，相鄰波峰或波谷的橫坐標(biāo)之差就是氬的第一激發(fā)電位。

（注：實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)時(shí)，IP電流值為表頭示值“×10nA”；VG2實(shí)際測(cè)量值為表頭示值“×10V”）

6、每隔1V記錄一組數(shù)據(jù)，列出表格，然后畫出氬的IP-VG2曲線。

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、儀器應(yīng)該檢查無(wú)誤后才接通電源，開關(guān)電源前應(yīng)將各電位器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至最小位置。

2、燈絲電壓VP不宜放得過(guò)大，一般在2V左右，如電流偏小再適當(dāng)增加。

3、要防止F-H管擊穿（電流急劇增大），如發(fā)生擊穿應(yīng)立即調(diào)低電壓VG2以免損壞F-H管。

4、實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)將各電位器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至最小值。

六、指導(dǎo)要點(diǎn)

1、本實(shí)驗(yàn)要測(cè)量的數(shù)據(jù)較多，強(qiáng)調(diào)學(xué)生一定要耐心測(cè)量。

2、強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，并運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。

3、實(shí)驗(yàn)中示波器的操作也很重要，要求學(xué)生能調(diào)出IP-VG2曲線。

4、本實(shí)驗(yàn)需要作圖處理數(shù)據(jù)，要求學(xué)生能準(zhǔn)確地畫出IP-VG2曲線，并從中找出氬的第一激發(fā)電位。

第三篇：赫茲證明電磁波存在實(shí)驗(yàn)

六、赫茲用試驗(yàn)證明電磁波存在赫茲，德國(guó)物理學(xué)家，生于漢堡。早在少年時(shí)代就被光學(xué)和力學(xué)實(shí)驗(yàn)所吸引。十九歲入德累斯頓工學(xué)院學(xué)工程，由于對(duì)自然科學(xué)的愛(ài)好，次年轉(zhuǎn)入柏林大學(xué)，在物理學(xué)教授亥姆霍茲指導(dǎo)下學(xué)習(xí)。1885年任卡爾魯厄大學(xué)物理學(xué)教授。1889年，接替克勞修斯擔(dān)任波恩大學(xué)物理學(xué)教授，直到逝世。

赫茲在柏林大學(xué)隨赫爾姆霍茲學(xué)物理時(shí)，受赫爾姆霍茲之鼓勵(lì)研究麥克斯韋電磁理論，當(dāng)時(shí)德國(guó)物理界深信韋伯的電力與磁力可瞬時(shí)傳送的理論。因此赫茲就決定以實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)韋伯與麥克斯韋理論誰(shuí)的正確。依照麥克斯韋理論，電擾動(dòng)能輻射電磁波。赫茲根據(jù)電容器經(jīng)由電火花隙會(huì)產(chǎn)生振蕩原理，設(shè)計(jì)了一套電磁波發(fā)生器，赫茲將一感應(yīng)線圈的兩端接于產(chǎn)生器二銅棒上。當(dāng)感應(yīng)線圈的電流突然中斷時(shí)，其感應(yīng)高電壓使電火花隙之間產(chǎn)生火花。瞬間后，電荷便經(jīng)由電火花隙在鋅板間振蕩，頻率高達(dá)數(shù)百萬(wàn)周。由麥克斯韋理論，此火花應(yīng)產(chǎn)生電磁波，于是赫茲設(shè)計(jì)了一簡(jiǎn)單的檢波器來(lái)探測(cè)此電磁波。他將一小段導(dǎo)線彎成圓形，線的兩端點(diǎn)間留有小電火花隙。因電磁波應(yīng)在此小線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而使電火花隙產(chǎn)生火花。所以他坐在一暗室內(nèi)，檢波器距振蕩器10米遠(yuǎn)，結(jié)果他發(fā)現(xiàn)檢波器的電火花隙間確有小火花產(chǎn)生。赫茲在暗室遠(yuǎn)端的墻壁上覆有可反射電波的鋅板，入射波與反射波重疊應(yīng)產(chǎn)生駐波，他也以檢波器在距振蕩器不同距離處偵測(cè)加以證實(shí)。赫茲先求出振蕩器的頻率，又以檢波器量得駐波的波長(zhǎng)，二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克斯韋預(yù)測(cè)的一樣。電磁波傳播的速度等于光速。1888年，赫茲的實(shí)驗(yàn)成功了，而麥克斯韋理論也因此獲得了無(wú)上的光彩。赫茲在實(shí)驗(yàn)時(shí)曾指出，電磁波可以被反射、折射和如同可見(jiàn)光、熱波一樣的被偏振。由他的振蕩器所發(fā)出的電磁波是平面偏振波，其電場(chǎng)平行于振蕩器的導(dǎo)線，而磁場(chǎng)垂直于電場(chǎng)，且兩者均垂直傳播方向。1889年在一次著名的演說(shuō)中，赫茲明確的指出，光是一種電磁現(xiàn)象。第一次以電磁波傳遞訊息是1896年意大利的馬可尼開始的。1901年，馬可尼又成功的將訊號(hào)送到大西洋彼岸的美國(guó)。20世紀(jì)無(wú)線電通訊更有了異常驚人的發(fā)展。赫茲實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)麥克斯韋的電磁理論，更為無(wú)線電、電視和雷達(dá)的發(fā)展找到了途徑。

1887年11月5日，赫茲在寄給亥姆霍茲一篇題為《論在絕緣體中電過(guò)程引起的感應(yīng)現(xiàn)象》的論文中，總結(jié)了這個(gè)重要發(fā)現(xiàn)。接著，赫茲還通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了電磁波是橫波，具有與光類似的特性，如反射、折射、衍射等，并且實(shí)驗(yàn)了兩列電磁波的干涉，同時(shí)證實(shí)了在直線傳播時(shí)，電磁波的傳播速度與光速相同，從而全面驗(yàn)證了麥克斯韋的電磁理論的正確性。并且進(jìn)一步完善了麥克斯韋方程組，使它更加優(yōu)美、對(duì)稱，得出了麥克斯韋方程組的現(xiàn)代形式。此外，赫茲又做了一系列實(shí)驗(yàn)。他研究了紫外光對(duì)火花放電的影響，發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，即在光的照射下物體會(huì)釋放出電子的現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)，后來(lái)成了愛(ài)因斯坦建立光量子理論的基礎(chǔ)。

1888年1月，赫茲將這些成果總結(jié)在《論動(dòng)電效應(yīng)的傳播速度》一文中。赫茲實(shí)驗(yàn)公布后，轟動(dòng)了全世界的科學(xué)界。由法拉第開創(chuàng)，麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，至此才取得決定性的勝利。

1888年，成了近代科學(xué)史上的一座里程碑。赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義，它不僅證實(shí)了麥克斯韋發(fā)現(xiàn)的真理，更重要的是開創(chuàng)了無(wú)線電電子技術(shù)的新紀(jì)元。發(fā)現(xiàn)電磁波產(chǎn)生的巨大影響，連赫茲本人也沒(méi)料到。在發(fā)現(xiàn)電磁波不到6年，意大利的馬可尼、俄國(guó)的波波夫分別實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電傳播，并且很快投入實(shí)際使用。其他利用電磁波的技術(shù)，也像雨后春筍般相繼問(wèn)世。無(wú)線電報(bào)（1894年）、無(wú)

線電廣播（1906年）、無(wú)線電導(dǎo)航（1911年）、無(wú)線電話（1916年）、短波通訊（1921年）、無(wú)線電傳真（1923年）、電視（1929年）、微波通訊（1933年）、雷達(dá)（1935年），以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學(xué)......它們使整個(gè)世界面貌發(fā)生了深刻的變化。

赫茲對(duì)人類文明作出了很大貢獻(xiàn)，正當(dāng)人們對(duì)他寄以更大期望時(shí)，他卻于1894年元旦因血中毒逝世，年僅36歲。為了紀(jì)念他的功績(jī)，人們用他的名字來(lái)命名各種波動(dòng)頻率的單位，簡(jiǎn)稱“赫”。

赫茲的主要貢獻(xiàn)是用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，并測(cè)出電磁波傳播的速度跟光速相同，還進(jìn)一步觀察到電磁波具有聚焦、直進(jìn)性、反射、折射和偏振等性質(zhì)。到了電磁波被試驗(yàn)所證實(shí)，光是電磁波的理論就徹底地深入人心，這時(shí)候，光的波動(dòng)說(shuō)就把粒子說(shuō)打翻在地，再踏上一只腳。

附：赫茲證明電磁波的故事

我們的故事要從1887年的德國(guó)小城--卡爾斯魯厄(Karlsruhe)講起。美麗的萊茵河從阿爾卑斯山區(qū)緩緩流下，在山谷中輾轉(zhuǎn)向北，把南方溫暖濕潤(rùn)的風(fēng)帶到這片土地上。它本應(yīng)是法德兩國(guó)之間的一段天然邊界，但十六年前。雄圖大略的俾斯麥通過(guò)一場(chǎng)漂亮的戰(zhàn)爭(zhēng)擊敗了拿破侖三世，攫取了河對(duì)岸的阿薩斯和洛林，也留下了法國(guó)人的眼淚和我們中學(xué)課本中震撼人心的《最后一課》的故事。和阿爾薩斯隔河相望的是巴登邦，神秘的黑森林從這里蜒展開去，孕育著德國(guó)古老的傳說(shuō)和格林兄弟那奇妙的靈感。卡爾斯魯厄就安靜地躺在森林與大河之間，無(wú)數(shù)輻射狀的道路如蛛網(wǎng)般收聚．指向市中心那座著名的l 8世紀(jì)的宮殿。這是一座安靜祥和的城市，據(jù)說(shuō)，它的名字本身就是由城市的建造者卡爾(Karl)和“安靜”(Ruhe)一詞所組成。對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，這里實(shí)在是一個(gè)遠(yuǎn)離塵世喧囂，可以靜心做研究的好地方。

? 現(xiàn)在。海因里希魯?shù)婪蚝掌?Heinrich Rudog Hertz)就站在卡爾斯魯厄大學(xué)的一間實(shí)驗(yàn)室里，專心致志地?cái)[弄他的儀器。那時(shí)候，赫茲剛剛?cè)畾q。新婚燕爾，也許不會(huì)想到他將在科學(xué)史上成為和他的老師亥姆霍茲一樣鼎鼎有名的人物，不會(huì)想到他將和汽車大王卡爾本茨(Carl Benz)一起成為這個(gè)小城的驕傲?，F(xiàn)在他的心思，只是完完全全地傾注在他的那套裝置上。

赫茲給他的裝置拍了照片，不過(guò)在19 世紀(jì)80年代，照相的網(wǎng)目銅版印刷技術(shù)還剛剛發(fā)明不久，尚未普及。以致連最好的科學(xué)雜志如《物理學(xué)紀(jì)事》都沒(méi)能把它們印在論文里面。但是我們今天已經(jīng)知道，赫茲的裝置是很簡(jiǎn)單的：它的主要部分是一個(gè)電火花發(fā)生器。有兩個(gè)大銅球作為電容，并通過(guò)銅棒連接到兩個(gè)相隔很近的小銅球上。導(dǎo)線從兩個(gè)小球上伸展出去，纏繞在一個(gè)大感應(yīng)線圈的兩端，然后又連接到一個(gè)梅丁格電池上，將這套古怪的裝置連成了一個(gè)整體。

赫茲全神貫注地注視著那兩個(gè)幾乎緊挨在一起的小銅球，然后合上了電路開關(guān)。頓時(shí)，電的魔力開始在這個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)里展現(xiàn)出來(lái)：無(wú)形的電流穿過(guò)裝置里的感應(yīng)線圈，并開始對(duì)銅球電容進(jìn)行充電。赫茲冷冷地注視著他的裝置，在心里面想象著電容兩端電壓不斷上升的情形。在電學(xué)的領(lǐng)域攻讀了那么久，赫茲對(duì)自己的知識(shí)是有充分信心的。他知道，當(dāng)電壓

上升到2萬(wàn)伏左右，兩個(gè)小球之間的空氣就會(huì)被擊穿，電荷就可以從中穿過(guò)，往來(lái)于兩個(gè)大銅球之間，從而形成一個(gè)高頻的振蕩回路(LC回路)。但是，他現(xiàn)在想要觀察的不是這個(gè)。

果然，過(guò)了一會(huì)兒，隨著細(xì)微的“啪”的一聲，一束美麗的藍(lán)色電花爆開在兩個(gè)銅球之問(wèn)，整個(gè)系統(tǒng)形成了一個(gè)完整的回路，細(xì)小的電流束在空氣中不停地扭動(dòng)，綻放出幽幽的熒光來(lái)?；鸹ㄉ钥v即逝，因?yàn)槊恳淮蔚恼袷幎及殡S著少許能量的損失，使得電容兩端的電壓很快又降到擊穿值以下。于是這個(gè)怪物養(yǎng)精蓄銳，繼續(xù)充電，直到再次恢復(fù)飽滿的精力，開始另一場(chǎng)火花表演為止。

赫茲更加緊張了。他跑到窗口，將所有的窗簾都拉上，同時(shí)又關(guān)掉了實(shí)驗(yàn)室的燈，讓自己處在一片黑暗之中。這樣一來(lái)，那些火花就顯得格外醒目而刺眼。赫茲揉了揉眼睛，讓它們更為習(xí)慣于黑暗的環(huán)境。他盯著那串間歇的電火花，還有電火花旁邊的空氣，心里面想象了一幅又一幅的圖景。他不是要看這個(gè)裝置如何產(chǎn)生火花短路，他這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的，是為了求證那虛無(wú)縹緲的“電磁波”的存在。那是一種什么樣的東西啊，它看不見(jiàn)，摸不著，到那時(shí)為止誰(shuí)也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)，驗(yàn)證過(guò)它的存在?？墒牵掌潓?duì)此是堅(jiān)信不疑的，因?yàn)樗躯溈怂鬼f(Maxwell)理論的一個(gè)預(yù)言，而麥克斯韋理論......哦，它在數(shù)學(xué)上簡(jiǎn)直完美得像一個(gè)奇跡!仿佛是上帝之手寫下的一首詩(shī)歌。這樣的理論，很難想象它是錯(cuò)誤的。赫茲吸了一口氣，又笑了：不管理論怎樣無(wú)懈可擊，它畢竟還是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證的呀。他站在那里看了一會(huì)兒，在心里面又推想了幾遍，終于確定自己的實(shí)驗(yàn)無(wú)誤：如果麥克斯韋是對(duì)的話，那么每當(dāng)發(fā)生器火花放電的時(shí)候，在兩個(gè)銅球之間就應(yīng)該產(chǎn)生一個(gè)振蕩的電場(chǎng)。同時(shí)引發(fā)一個(gè)向外傳播的電磁波。赫茲轉(zhuǎn)過(guò)頭去，在不遠(yuǎn)處．放著兩個(gè)開口的長(zhǎng)方形銅環(huán)，在開口處也各鑲了一個(gè)小銅球。那是電磁波的接收器。如果麥克斯韋的電磁波真的存在的話，那么它就會(huì)飛越空間，到達(dá)接收器，在那里感生一個(gè)振蕩的電動(dòng)勢(shì)，從而在接收器的開口處也同樣激發(fā)出電火花來(lái)。實(shí)驗(yàn)室里面靜悄悄的，赫茲一動(dòng)不動(dòng)地站在那里，仿佛他的眼睛已經(jīng)看見(jiàn)那無(wú)形的電磁波在空間穿越。當(dāng)發(fā)生器上產(chǎn)生火花放電的時(shí)候，接收器是否也同時(shí)感生出火花來(lái)呢?赫茲睜大了雙眼，他的心跳得快極了。銅環(huán)接收器突然顯得有點(diǎn)異樣，赫茲簡(jiǎn)直忍不住要大叫一聲，他把自己的鼻子湊到銅環(huán)的前面，明明白白地看見(jiàn)似乎有微弱的火花在兩個(gè)銅球之間的空氣里躍過(guò)。是幻覺(jué)，還是心理作用?不，都不是。一次，兩次，三次，赫茲看清楚了：雖然它一閃即逝，但上帝啊，千真萬(wàn)確，真的有火花正從接收器的兩個(gè)小球之間穿過(guò)，而整個(gè)接收器卻是一個(gè)隔離的系統(tǒng)，既沒(méi)有連接電池也沒(méi)有任何的能量來(lái)源。赫茲不斷地重復(fù)著放電過(guò)程，每一次，火花都聽活地從接收器上被激發(fā)出來(lái)，在赫茲看來(lái)，世上簡(jiǎn)直沒(méi)有什么能比它更加美麗了。

良久良久，終于赫茲揉了揉眼睛，直起腰來(lái)：現(xiàn)在一切都清楚了，電磁波真實(shí)地存在于空間之中，正是它激發(fā)了接收器上的電火花。他勝利了，成功地解決了這個(gè)八年前由柏林普魯士科學(xué)院提出懸賞的問(wèn)題；同時(shí)，麥克斯韋的理論也勝利了，物理學(xué)的一個(gè)新高峰--電磁理論終于被建立起來(lái)。偉大的法拉第(MichaeI

Faraday)為它打下了地基，偉大的麥克斯韋建造了它的主體，而今天，他--偉大的赫茲--為這座大廈封了頂。

赫茲小心地把接收器移到不同的位置，電磁波的表現(xiàn)和理論預(yù)測(cè)的分毫不差。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，赫茲得出了電磁波的波長(zhǎng)。把它乘以電路的振蕩頻率，就可以計(jì)算出電磁波的前進(jìn)速度。這個(gè)數(shù)值在可容許誤差以內(nèi)恰好等于30萬(wàn)公里／秒，也就是光速。麥克斯韋驚人的預(yù)言得到了證實(shí)：原來(lái)電磁波一點(diǎn)都不神秘，我們平時(shí)見(jiàn)到的光就是電磁波的一種，只不過(guò)普通光的頻率正好落在某一個(gè)范圍內(nèi)，而能夠?yàn)槲覀兊难劬λ杏X(jué)到罷了。

無(wú)論從哪一個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，這都是一個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)。古老的光學(xué)終于可以被完全包容于新興的電磁學(xué)里面，而“光是電磁波的一種”的論斷也終于為爭(zhēng)論已久的光本性的問(wèn)題下了一個(gè)似乎是不可推翻的定論(我們馬上就要去看看這場(chǎng)曠日持

久的精彩大戰(zhàn))。電磁波的反射、衍射和干涉實(shí)驗(yàn)很快就做出來(lái)了，這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地證實(shí)了電磁波和光波的一致性，無(wú)疑是電磁理論的一個(gè)巨大成就。? 赫茲的名字終于可以被閃光地鐫刻在科學(xué)史的名人堂里，可是，作為一個(gè)純粹的嚴(yán)肅的科學(xué)家，赫茲當(dāng)時(shí)卻沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到他的發(fā)現(xiàn)里面所蘊(yùn)藏的巨大的商業(yè)意義。在卡爾斯魯厄大學(xué)的那間實(shí)驗(yàn)室里，他想的只是如何可以更加靠近大自然的終極奧秘，根本沒(méi)有料到他的實(shí)驗(yàn)會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)怎么樣的時(shí)代革命。赫茲英年早逝，還不到37歲就離開了這個(gè)他為之醉心的世界。然而，就在那一年，一位在倫巴第度假的20歲意大利青年讀到了他的關(guān)于電磁波的論文。兩年后，這個(gè)青年已經(jīng)在公開場(chǎng)合進(jìn)行無(wú)線電的通訊表演，不久他的公司成立，并成功地拿到了專利證。到了1901年，赫茲死后的第七年，無(wú)線電報(bào)已經(jīng)可以穿越大西洋，實(shí)現(xiàn)兩地的實(shí)時(shí)通訊了。這個(gè)來(lái)自意大利的年輕人就是古格列爾莫馬可尼(Guglielmc，Mar-coni)，與此同時(shí)俄國(guó)的波波夫(Aleksandr P叩ov)也在無(wú)線通訊領(lǐng)域做了同樣的貢獻(xiàn)。他們掀起了一場(chǎng)革命的風(fēng)暴，把整個(gè)人類帶進(jìn)了一個(gè)嶄新的“信息時(shí)代”。如果赫茲身后有知，他又將會(huì)做何感想呢?

但仍然覺(jué)得赫茲只會(huì)對(duì)此置之一笑。他是那種純粹的科學(xué)家，把對(duì)真理的追求當(dāng)做人生最大的價(jià)值。恐怕就算他想到了電磁波的商業(yè)前景，也會(huì)不屑去把它付諸實(shí)踐吧?也許，在美麗的森林和湖泊間散步，思考自然的終極奧秘；在秋天落葉的校園里，和學(xué)生探討學(xué)術(shù)問(wèn)題，這才是他真正的人生吧?今天。他的名字已經(jīng)成為“頻率”這個(gè)物理量的單位，被每個(gè)人不斷地提起?？墒钦f(shuō)不定他還會(huì)嫌我們打擾他的安寧呢？ 無(wú)疑，赫茲就是這樣一個(gè)淡泊名利的人。1887年10月，偉大的基爾霍夫(Gustav Robert Kirt。'hhoff')在柏林去世，亥姆霍茲強(qiáng)烈地推薦赫茲成為那個(gè)教授職位的繼任者，但赫茲卻拒絕了。也許在赫茲看來(lái)，柏林的喧囂并不適合他。亥姆霍茲理解自己學(xué)生的想法，寫信勉勵(lì)他說(shuō)：“一個(gè)希望與眾多科學(xué)問(wèn)題搏斗的人最好還是遠(yuǎn)離大都市。”

只是赫茲卻沒(méi)有想到，他的這個(gè)決定在冥冥中忽然改變了許多事情。他并不知道，自己已經(jīng)在電磁波的實(shí)驗(yàn)中親手種下了一個(gè)幽靈的種子，而頂替他去柏林任教的那個(gè)人，則會(huì)在一個(gè)命中注定的時(shí)刻把這個(gè)幽靈從沉睡中喚醒過(guò)來(lái)。在那之后，一切都改變了，在未來(lái)的三十年間，一些非常奇妙的事情會(huì)不斷地發(fā)生，徹底地重塑整個(gè)物理學(xué)的面貌。一場(chǎng)革命的序幕已經(jīng)在不知不覺(jué)中悄悄拉開，而我們的宇宙也即將經(jīng)受一場(chǎng)暴風(fēng)雨般的洗禮，從而變得更加神秘莫測(cè)，光怪陸離，震撼人心。

赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的實(shí)驗(yàn)

丁天然

早在1862年，年僅31歲的英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋就從理論上科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，但是他本人并沒(méi)有能夠用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。一些對(duì)電磁波理論持反對(duì)態(tài)度的人不斷發(fā)難：“誰(shuí)見(jiàn)過(guò)電磁波？它是什么樣子？拿出來(lái)看看！”

第一個(gè)證明電磁波存在的是德國(guó)物理學(xué)家赫茲。1888年2月，他用自己設(shè)計(jì)的儀器完成了這一轟動(dòng)科技界的實(shí)驗(yàn)。

1886年，29歲的赫茲在做放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)身邊的一個(gè)線圈兩端發(fā)出電火花，原來(lái)是一個(gè)個(gè)小火花在迅速地來(lái)回跳躍。他想到，這可能與電磁波有關(guān)。后來(lái)，他制作了一個(gè)十分簡(jiǎn)單而又非常有效的電磁波探測(cè)器──諧振環(huán)，就是把一根粗銅絲彎成環(huán)狀，環(huán)的兩端各連一個(gè)金屬小球，球間距離可以調(diào)整。最初，赫茲把諧振環(huán)放在放電的萊頓瓶（一種早期的電容器）附近，反復(fù)調(diào)整諧振環(huán)的位置和小球的間距，終于在兩個(gè)小球間閃出電火花。赫茲認(rèn)為，這種電火花是萊頓瓶放電時(shí)發(fā)射出的電磁波，被諧振環(huán)接收后而產(chǎn)生的。后來(lái)，赫茲又用諧振環(huán)接收其他裝置產(chǎn)生的電磁波，諧振環(huán)中也發(fā)出了電火花。所以，諧振環(huán)就好像收音機(jī)一樣，它是電磁波的接收器。就這樣，人們懷疑并期待已久的電磁波終于被實(shí)驗(yàn)證明了。

1888年2月13日，赫茲在柏林科學(xué)院，將他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布于世。使整個(gè)科技界為之震動(dòng)。赫茲實(shí)驗(yàn)不僅證明了電磁波的存在，同時(shí)也導(dǎo)致了無(wú)線電通信的產(chǎn)生，開辟了電子技術(shù)的新紀(jì)元。赫茲在1894年元旦去世，終年不到37歲。但是，赫茲對(duì)人類的貢獻(xiàn)是不朽的，人們?yōu)榱擞肋h(yuǎn)紀(jì)念他，就把頻率的單位定為“赫茲”。

第四篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求（12學(xué)時(shí)）

第一單元：

實(shí)驗(yàn)

一、長(zhǎng)度和固體密度測(cè)量

1.主要儀器：游標(biāo)尺、千分尺、物理天平

2．講解：功能、構(gòu)造、原理、等級(jí)、靈敏度、分度值、量程、儀器誤差限、使用方法及注意事項(xiàng)等。

3．測(cè)量及計(jì)算詳見(jiàn)“力學(xué)實(shí)驗(yàn)考試要求”。（在實(shí)驗(yàn)要求的目錄里）

特別提示：本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為學(xué)生本期考試成績(jī)，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告在二節(jié)課內(nèi)定時(shí)完成。本學(xué)期實(shí)驗(yàn)結(jié)束后下發(fā)該報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)

二、分光計(jì)調(diào)節(jié)及棱鏡項(xiàng)角的測(cè)量

1.主要儀器：分光計(jì)、鈉光燈、三棱鏡

2.基本知識(shí)介紹：光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作規(guī)程、常用光源（激光、鈉光燈、水銀燈）、基本調(diào)節(jié)技術(shù)（光學(xué)元件光軸的共軸等高的調(diào)節(jié)、消除視差的調(diào)節(jié)、自準(zhǔn)直法）、常用光學(xué)儀器（望遠(yuǎn)鏡、目鏡、放大鏡、顯微鏡）

3．講解：儀器結(jié)構(gòu)、讀數(shù)系統(tǒng)（刻度盤刻度、游標(biāo)刻度的分格和主刻度盤上分格的關(guān)系，偏心誤差的產(chǎn)生及消除，如何計(jì)算測(cè)量角度）、儀器的調(diào)節(jié)方法（粗調(diào)、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、調(diào)節(jié)準(zhǔn)直管），分光計(jì)測(cè)角的原理，介紹測(cè)量三棱鏡頂角的兩種方法。

4．測(cè)量、計(jì)算：用反向法測(cè)量三棱鏡頂角各3次，計(jì)算測(cè)得的頂角，求頂角的平均值及不確定度，寫出測(cè)量結(jié)果。

第二單元：

實(shí)驗(yàn)

一、電熱當(dāng)量的測(cè)量

1.主要儀器：機(jī)械秒表、電子溫度計(jì)、量熱器、電子天平、電流表、電壓表

2.講解：儀器功能、結(jié)構(gòu)、儀器誤差、主要技術(shù)指標(biāo)、分度值、使用方法、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)原理、溫度修正的方法（作圖法、計(jì)算法）等。

3.測(cè)量、計(jì)算：要求分別用計(jì)算法、作圖法進(jìn)行測(cè)量并修正系統(tǒng)終溫，代入公式計(jì)算出電熱當(dāng)量，求出絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差，正確表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)

二、伏安法測(cè)電阻

1.主要儀器：直流穩(wěn)壓電源、直流電流表、直流電壓表、滑線變阻器、電阻箱

2.講解：實(shí)驗(yàn)原理、儀器結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)指標(biāo)、使用方法、制流電路、分壓電路、安全位置、量程、讀數(shù)、儀表誤差、注意事項(xiàng)等。

3.測(cè)量、計(jì)算：

（1）線性電阻伏安特性，計(jì)算電表的接入誤差和修正值，作伏安特性曲線。被測(cè)電阻范圍：200~300Ω，電源電壓：4V

電流表:15mA檔，內(nèi)阻4.6Ω；

電壓表：3V檔，內(nèi)阻3000Ω；

測(cè)量要求：根據(jù)上述的數(shù)據(jù)，選擇電表的連接方法（內(nèi)接或外接）。共測(cè)量10組數(shù)據(jù)。

（2）二極管正向伏安特性，計(jì)算電表的接入誤差和修正值，作伏安特性曲線。電源電壓：2V

電流表:15mA檔，內(nèi)阻4.6Ω；

電壓表：3V檔，內(nèi)阻3000Ω；

測(cè)量要求：按照教材圖4.41連接線路，共測(cè)量10組數(shù)據(jù)。

第五篇：上機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求

《土木工程CAD》上機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求

一、上機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（20學(xué)時(shí)）

實(shí)驗(yàn)一基本操作

實(shí)驗(yàn)二基本繪圖命令

實(shí)驗(yàn)三基本編輯命令

實(shí)驗(yàn)四圖形信息的組織與管理

（一）實(shí)驗(yàn)五圖形信息的組織與管理

（二）實(shí)驗(yàn)六繪制建筑平面施工圖

實(shí)驗(yàn)七繪制建筑剖面施工圖

實(shí)驗(yàn)八繪制建筑立面施工圖

二、上機(jī)實(shí)驗(yàn)要求

實(shí)驗(yàn)一熟悉軟件環(huán)境、設(shè)置自己基本繪圖參數(shù)

實(shí)驗(yàn)二能夠熟練使用AutoCAD的基本繪圖命令，包括：點(diǎn)、直線、圓、圓弧、矩形、多邊形等圖形元素的建立方法，多段線的繪制方法，樣條曲線的繪制方法，圖案填充方法

實(shí)驗(yàn)三能夠熟練地建立對(duì)像選擇集，以及使用基本編輯命令，學(xué)會(huì)對(duì)象捕捉與對(duì)象跟蹤方法

實(shí)驗(yàn)四學(xué)會(huì)圖形顯示的特性和控制圖形顯示的幾種方法，及圖層的設(shè)定、線型、線性比例、圖形比例的設(shè)定

實(shí)驗(yàn)五學(xué)會(huì)塊的設(shè)定與插入方法、圖形的外部引用方法、尺寸及文字的標(biāo)注方法

實(shí)驗(yàn)六能夠熟練地運(yùn)用AutoCAD繪制建筑平面施工圖

實(shí)驗(yàn)七能夠熟練地運(yùn)用AutoCAD繪制建筑剖面施工圖

實(shí)驗(yàn)八能夠熟練地運(yùn)用AutoCAD繪制建筑立面施工圖