消除空间电荷对阴极电子发射的影响、提高电子利用率。弗兰克-赫兹实验采用四栅极式F-H管,管内充满汞或氩等原子气体,阴极F通电后发射热电子,栅极g1与K之间加一可调的正电压UKg1,阴极发射的电子被收集,使得大量的热电子能够进入管内,能够消除空间电荷对阴极电子发射的影响、提高电子的利用率。
1.根据如下公式E=eU,这是电子在加速电场中获得的能量,实际上也是电子的动能;所以又有E=1/2mv^2;P^2=2mE,p代表电子动量;v^2/R=a;电子在磁场中做圆周运动的半径R=mv/eB。

对于公式R=mv/eB,变换一下可以得到v/R=eB/m;两边平方(v/R)^2=(eB/m)^2

于是有a=v^2/R=R(eB/m)^2,又因为R=mv/eB,所以a=sqr(2mE) eB/m*m。aqr表示开平方。
知道了题设的条件,再查出电子电量e和电子质量m,就可以求出在磁场中的加速度。
2.电子在磁场中做圆周运动,在入口处,半径的方向垂直于速度的方向向下,也就是在磁场边界的方向,在出口处垂直于速度方向作一条直线和磁场的左边界相交,这就是出口处的半径。再从出射点作一条直线垂直于磁场左边界。于是作的两条直线和磁场左边界就构成一个三角形。两条半径线的夹角就是电子的偏转角,所以sinα=L/R,R可以用R=mv/eB计算出来,所以偏转角就出来了。偏转距离很简单d=R-Rcosα。
3.这个问题就简单了要使偏转角等于π,就是说电子一定不能射出磁场,也就是说电子做圆周运动的半径最大只能是L,由L=mv/eB,E=eU;P^2=2mE,就可以求出加速电场的电压。


