Franckův - Hertzův experiment

icon

J. Franck a G. Hertz provedli v letech 1913-1914 sérii pokusů, v nichž prokázali v elektronových obalech atomů existenci kvantovaných energetických hladin. Svými výsledky tak potvrdili správnost nedlouho předtím formulovaného Bohrova modelu atomu vodíku nespektroskopickou metodou.

Výukové fáze: fixační,diagnostická

 

Potřebné pomůcky+

  • FH přístroj
  • voltmetr
  • nanoampérmetr
  • spojovací vodiče.

 

Schéma experimentu+

V experimentu byla použita trubice naplnená plynem o nízkém tlaku obsahující 3 elektrody: žhavená katoda, která emituje elektrony, urychlovací mrížka a anoda. Anoda je na mírne záporném elektrickém potenciálu vzhledem k mrížce (nicméne pozitivním vzhledem ke katode), takže elektrony potrebují urcité množství kinetické energie, aby brzdící potenciál mezi mrížkou a anodou prekonaly. Zarízení bylo navrženo tak, aby bylo možné merit elektrický proud procházející mezi elektrodami a menit potenciálový rozdíl (napetí) mezi katodou a urychlovací mrížkou.

J. Franck a G. Hertz provedli v letech 1913-1914 sérii pokusů, v nichž prokázali v elektronových obalech atomů existenci kvantovaných energetických hladin. Svými výsledky tak potvrdili správnost nedlouho předtím formulovaného Bohrova modelu atomu vodíku nespektroskopickou metodou.
 

Postup pokusu+

E113_S001 Zapojíme přístroje dle popisu schématu výše a zapneme. Postupně zvyšujeme napětí.
E113_S002 Vznik prvního kroužku - první pokles proudu.
E113_S003 Vznik druhého kroužku - druhý pokles proudu.
E113_S004 Vznik třetího kroužku - třetí pokles proudu.
E113_S005 Vznik čtvrtého kroužku - čtvrtý pokles proudu.
E113_S006 Vznik pátého kroužku - pátý pokles proudu.
 

Vysvětlení+

Výsledek experimentu je na první pohled v rámci klasické fyziky nepochopitelný. Podle ní bychom očekávali spíše monotónní závislost proudu na mřížkovém napětí. Výrazná lokální maxima, ekvidistantně rozložená na experimentální křivce, jsou pochopitelná pouze, přijmeme-li Bohrovu představu o kvantování vnitřní energie atomů.
Při provedení pokusu s neonem můžeme pozorovat viditelný důkaz procesu pohlcování energie při srážkách elektronů s atomy. Urychlené elektrony způsobují excitaci elektronů atomu neonu, tyto elektrony pak záhy přecházejí do stabilnějšího stavu o nižší energii a přitom vyzařují energii takovým způsobem, že v místě excitace sledujeme viditelné záření.
 

Video experimentu+

Nemáte povolen JavaScript, avšak pro správný běh stránky je nezbytný.
You do not have JavaScript enabled, but for proper function of website is neccessary.
Máte příliš zastaralý prohlížeč pro přehrání videoukázek
nebo nemáte nainstalován Adobe Flash player !

You have too outdated browser to play video clips
or you do not have Adobe Flash player installed !
 

Fyzikální interpretace+

Franck a Hertz vysvětlili tvar volt-ampérové charakteristiky na základe pružných a nepružných srážek urychlených elektronu s atomy rtuti. Pro urychlující napetí menší než 4.9V je energie elektronu tak malá, že se s atomy rtuti pouze pružne sráží, nebot nemají dostatecnou energii pro excitaci atomu rtuti. Pri elastických srážkách ztrácejí pouze malou cást své energie a proto mohou projít skrz mrížku k anode. Se zvyšující se energií roste pocet elektronu dopadající na anodu a tím i proud v anodovém obvodu. Po dosažení energie 4,9 eV, což je nejnižší energie, která muže excitovat atomový obal rtuti, dochází k první nepružné srážce elektronu s atomy rtuti. Energie elektronu je absorbována atomovým obalem rtuti, který je excitován a dochází k prudkému poklesu poctu elektronu dopadajících na anodu. Se zvyšující se energií elektronu muže elektron projít více nepružnými kolizemi a excitovat více atomu rtuti.

J. Franck a G. Hertz provedli v letech 1913-1914 sérii pokusů, v nichž prokázali v elektronových obalech atomů existenci kvantovaných energetických hladin. Svými výsledky tak potvrdili správnost nedlouho předtím formulovaného Bohrova modelu atomu vodíku nespektroskopickou metodou.
 
Stáhnout jako HDV videoklip | Stáhnout kartu experimentu | Vložit na vlastní web |

Tento experiment vložil 14.4.2012 uživatel Jan Krejčí a od té doby má 7651 shlédnutí.
 
3.6.2014 21:44 © Krejčí Jan
 
.