Опыт Франка — Герца

Схема электровакуумной трубки, использованной в эксперименте

Зависимость тока от напряжения. Видны острые периодические пики, соответствующие ионизации атомов.

Опыт Франка — Герца — опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома. Поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем.

На рисунке приведена схема опыта. К катоду К и сетке C1 электровакуумной трубки, наполненной парами Hg (ртути), прикладывается разность потенциалов V, ускоряющая электроны, и снимается зависимость силы тока I от V. К сетке C2 и аноду А прикладывается замедляющая разность потенциалов. Ускоренные в области I электроны испытывают соударения с атомами Hg в области II. Если энергия электронов после соударения достаточна для преодоления замедляющего потенциала в области III, то они попадут на анод. Следовательно, показания гальванометра Г зависят от потери электронами энергии при ударе.

В опыте наблюдался монотонный рост I при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,9 в, то есть электроны с энергией Е < 4,9 эв испытывали упругие соударения с атомами Hg и внутренняя энергия атомов не менялась. При значении V = 4,9 в (и кратных ему значениях 9,8 в, 14,7 в) появлялись резкие спады тока. Это определённым образом указывало на то, что при этих значениях V соударения электронов с атомами носят неупругий характер, то есть энергия электронов достаточна для возбуждения атомов Hg. При кратных 4,9 эв значениях энергии электроны могут испытывать неупругие столкновения несколько раз.

Таким образом, опыт Франка — Герца показал, что спектр поглощаемой атомом энергии не непрерывен, а дискретен, минимальная порция (квант электро-магнитного поля), которую может поглотить атом Hg, равна 4,9 эВ. Значение длины волны λ = 253,7 нм свечения паров Hg, возникавшее при V > 4,9 В, оказалось в соответствии со вторым постулатом Бора

$E_1 - E_0 = \frac {h c} {\lambda}$

,где E₀ и E₁ — энергии основного и возбужденного уровней энергии. В опыте Франка — Герца, E₀ — E₁ = 4,9 эв.

Артур Комптон, повторив (1922—1923) опыт Франка — Герца, обнаружил, что при V > 4,9 в пары Hg начинают испускать свет с частотой n = DE/h, где DE = 4,9 эв (h — постоянная Планка). Таким образом, возбуждённые электронным ударом атомы Hg испускают фотон с энергией 4,9 эв и возвращаются в основное состояние.

В 1925 г. Густав Герц и Джеймс Франк были награждены нобелевской премией за открытие законов соударения электрона с атомом.

См. также

Франк Герц — режиссёр, кинодокументалист.

Ссылки

Современный список литературы по эксперименту Франка-Герца.

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?

Полезное

Смотреть что такое "Опыт Франка — Герца" в других словарях:

опыт Франка и Герца — Franko ir Herco eksperimentas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektronų susidūrimo su dujų ar metalo garų atomais ir molekulėmis tyrimas. atitikmenys: angl. Franck Hertz’s experiment vok. Franck Hertzscher… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
опыт Франка и Герца — Franko ir Herco eksperimentas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Franck Hertz’s experiment vok. Franck Hertzscher Versuch, m rus. опыт Франка и Герца, m pranc. expérience de Franck et Hertz, f … Fizikos terminų žodynas
Опыт Франка - Герца — Зависимость тока от напряжения. Видны острые периодические пики, соответствующие ионизации атомов. Опыт Франка Герца опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома. Поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем … Википедия
Опыт Франка — Схема электровакуумной трубки, использованной в эксперименте … Википедия
ФРАНКА - ГЕРЦА ОПЫТ — опыт, показавший, что внутр. энергия атома не может изменяться непрерывно, а принимает определённые дискретные значения (квантуется). Впервые поставлен в 1913 нем. физиками Дж. Франком (J. Franck) и Г. Герцем (G. Hertz). Сыграл важную роль в… … Физическая энциклопедия
Франка - Герца опыт — опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии Атома. Поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем. На рис. 1 приведена схема опыта. К катоду К и сетке C1 электровакуумной трубки, наполненной парами Hg,… … Большая советская энциклопедия
ФРАНКА — ГЕРЦА ОПЫТ — показал, что внутр. энергия атома не может изменяться непрерывно, а принимает определённые дискр. значения (квантуется). Впервые поставлен в 1913 нем. физиками Дж. Франком (). Franck) и Г. Герцем (G. Hertz). Сыграл важную роль в эксперим.… … Физическая энциклопедия
ФРАНКА — ГЕРЦА ОПЫТ — ФРАНКА ГЕРЦА ОПЫТ, опыт, доказывающий, что внутренняя энергия атома может принимать лишь дискретные значения. Впервые поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем … Энциклопедический словарь
ФРАНКА — ГЕРЦА опыт опыт, доказывающий, что внутренняя энергия атома может принимать лишь дискретные значения. Впервые поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем … Большой Энциклопедический словарь
ФРАНКА - ГЕРЦА ОПЫТ — опыт, доказывающий, что внутр. энергия атома может принимать лишь дискретные значения. Впервые поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем … Естествознание. Энциклопедический словарь

Словари и энциклопедии на Академике

Опыт Франка — Герца