UČO:
Heslo:
Přihlášení
CZEN

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+

 

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.
 
Kompletní experiment na portálu fyzikalni-experimenty.cz | Stáhnout jako HDV videoklip | Stáhnout kartu experimentu

Tento experiment vložil 14.4.2012 uživatel Jan Krejčí a od té doby má 8756 shlédnutí.
.
Počítadlo přístupů z jednotlivých států border=