УПРАЖНЕНИЕ 5. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА РЕЗОНАНСНИЯ ПОТЕНЦИАЛ НА ХЕЛИЯ ПО МЕТОДА НА ФРАНК И ХЕРЦ

Цел на упражнението е да се наблюдава съществуването на дискретни нива на енергията в атоми по методиката на един от класическите опити на Франк и Херц.

Теоретични бележки

Теорията на Бор за съществуването на определени енергетични нива в атомите се потвърждава от опитите на Франк и Херц. Чрез тези опити се доказва, че атомите не могат да приемат при удар произволно количество енергия, т. е. те имат дискретни нива на енергията. В първия от тези опити в херметична кварцова ампула, пълна с живачни пари под определено налягане, са поставени два електрода, единият от които (катода) се нагрява, докато започне електронна емисия, а чрез ускоряващото напрежение на анода се изменя енергията на електроните. Кварцовата ампула е поставена пред процепа на спектрограф, за да може да се наблюдава евентуалното появяване на светлина. Ускорените електрони бомбардират атомите на живачните пари, при което те могат да се разсеят без загуба на енергия чрез еластични удари или да загубят част или цялата си енергия при нееластични удари. Франк и Херц показват опитно, че нееластичните удари започват едва когато ускоряващото напрежение на анода U_уск достигне 4,9 V. Придобитата от атома на живака енергия е

(.12) .

Като се замести V, за дължината на вълната се получава = 252 nm. При ускоряващо напрежение от 4,9 V Франк и Херц наблюдават в спектрографа появата на линия с = 253,6 nm, с което потвърждават (в границите на експерименталната грешка) идеята за съществуване на дискретни състояния в атомите. Ускоряващото напрежение, при което електронът започва да предава енергия на атома, се нарича потенциал на възбуждане или критичен потенциал на атома и числената му стойност (във волти) дава енергията на възбуждане (в електронволти). Критичният потенциал, съответстващ на преход от основно към първо възбудено състояние, се нарича резонансен потенциал на атома.

Опитна постановка