Question

【題目】“通過觀測的結(jié)果，間接構(gòu)建微觀世界圖景”是現(xiàn)代物理學(xué)研究的重要手段，如通過光電效應(yīng)實驗確定了光具有粒子性。弗蘭克-赫茲實驗是研究汞原子能量是否具有量子化特點的重要實驗。實驗原理如圖1所示，燈絲K發(fā)射出初速度不計的電子，K與柵極G間的電場使電子加速，GA間加有0.5V電壓的反向電場使電子減速，電流表的示數(shù)大小間接反映了單位時間內(nèi)能到達(dá)A極電子的多少。在原來真空的容器中充入汞蒸汽后，發(fā)現(xiàn)KG間電壓U每升高4.9V時，電流表的示數(shù)I就會顯著下降，如圖2所示。科學(xué)家猜測電流的變化與電子和汞原子的碰撞有關(guān)，玻爾進(jìn)一步指出該現(xiàn)象應(yīng)從汞原子能量量子化的角度去解釋。僅依據(jù)本實驗結(jié)果構(gòu)建的微觀圖景合理的是

A.汞原子的能量是連續(xù)變化的

B.存在同一個電子使多個汞原子發(fā)生躍遷的可能

C.相對于G極，在K極附近時電子更容易使汞原子躍遷

D.電流上升，是因為單位時間內(nèi)使汞原子發(fā)生躍遷的電子個數(shù)減少

Answer 1

【答案】B

【解析】

A.從圖可知，電流、電壓是起伏變化的，即汞原子吸收電子能量是躍遷的，不是連續(xù)的，故選項A錯誤；

B.間電壓每升高4.9V時，電流表的示數(shù)就會顯著下降，這說明4.9eV的能量可能對應(yīng)汞原子低能級之間的一次躍遷，當(dāng)電子的動能較大時，存在同一個電子使多個汞原子發(fā)生躍遷的可能，故選項B正確；

C.汞原子發(fā)生躍遷吸收的能量來自于與電子碰撞時電子的動能，電子的動能越大，越容易使汞原子獲得足夠的能量發(fā)生躍遷；間加的電壓使電子加速，因此相對于極，在極附近時電子動能較小，不容易使汞原子發(fā)生躍遷，故選項C錯誤；

D.電流上升，是因為電子通過電場加速，與汞原子碰撞后，剩余動能較多，以至于在間運動時，有足夠的能量克服其間的反向電場力做功，到達(dá)處的電子數(shù)較多，故選項D錯誤。