Досвід франка - герца

Відео: Досвід Франка і Герца

Схематична вольт-амперна характеристика в досвіді Франка-Герца.
Досвід Франка-Герца - експеримент, поставлений в 1913-1914 роках Джеймсом Франко і Густав Людвіг Герц, з непружного розсіювання електронів на атомах. Експеримент підтвердив припущення моделі будови атома Нільса Бора. Франк і Герц були нагороджені Нобелівською премією з фізики за 1925 рік.
В заповнену розрідженим газом трубку були упаяно три електроди: катод, сітка і анод. Напруга на аноді підтримувалася трохи нижче, ніж на сітці, щоб його досягали тільки електрони з достатньою кінетичної енергією. Напруга на сітці поступово збільшувалася і вимірювалася сила струму.
Трубка була ЗАПОВІТ парою ртуті. При малому напрузі на сітці, до 4,9 В сила струму зростала зі збільшенням напруги. При напрузі 4,9 В сила струму починала спадати і досягала майже нуля. Потім вона знову зростала, досягаючи нового піку при напрузі 9,8 В. Ще один пік спостерігався при напрузі 14,7 В. Такі періодичні осциляції можна розрізнити до напруги 100 В.


Результати Франка і Герца пояснюються, виходячи з моделі Бора. Бор постулював, що енергія атома квантована, тобто може мати тільки певні дискретні значення. Електрон, енергія якого недостатня для збудження атома, тобто переведення його в стан з високою енергією, розсіююеться атомом тільки пружно, не відчуваючи енергетичних втрат. Сила струму зростає зі збільшенням напруги тому, що електрони сильніше прискорюються електричним полем. Якщо енергія електрона достатня для перекладу атома в збуджений стан, то розсіювання електрона стає непружним - відбувається з втратою енергії. Тому при напрузі на сітці, більшою за 4,9 У, електрони не досягають анода - на своєму шляху вони відчувають зіткнень з атомами ртуті і втрачають енергію. При більш високих напругах сила струму зростає, бо електрони після зіткнення знову встигають прискоритися в електричному полі. Але при напрузі, вдвічі вище від значення 4,9 В, електрони втрачають енергію двічі, а при напрузі, втричі вище, неупругое зіткнення відбувається тричі.
Таким чином, результати Франко і Герца підтверджують постулати Бора. Розумно припустити, що в оптичних спектрах парів ртуті повинна бути лінія з довжиною хвилі



,

де h - постійна Планка, а E 0 = 4,9 еВ - енергія низького збудженого стану атома ртуті. Така лінія, знаходиться в ультрафіолетовій області спектра, в дійсності існує.
Експерименти з неоном виявили лінію з енергією близько 19 еВ. Додатковою особливістю є те, що порушена неон світиться червоним світлом. Спочатку світіння виникає поблизу сітки, але зі збільшенням напруги воно зміщується в напрямку до катода, індукує область, де відбувається зіткнення електрона з атомом газу.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!