Введение. 1) Определить первый резонансный потенциал возбуждения атомов ртути и рассчитать длину волны соответствующего перехода

ОПЫТ ФРАНКА И ГЕРЦА

Цель работы:

1) Определить первый резонансный потенциал возбуждения атомов ртути и рассчитать длину волны соответствующего перехода.

2) Исследовать процессы взаимодействия электронов с атомами ртути и рассчитать вероятность упругого и неупругого взаимодействий.

Введение

Суть опытов, предложенных и проведенных Франком и Герцем в 1913, состояла в нахождении потенциалов ионизации атомов ртути, то есть определении энергии ускоренного электрона в наполненной парами ртути трех электродной лампе, который, сталкиваясь с атомом ртути, мог отщепить слабосвязанный с ним внешний (валентный) электрон. Заметим, что в том же году Н. Бор сформулировал свои постулаты.

Согласно идеям Бора энергия электрона в атоме может принимать непроизвольные значения, а лишь значения из определенного дискретного набора. Эти значения получили впоследствии название энергетических уровней и показаны на рисунке 1. Эти энергетические уровни иногда называют оптическими уровнями, так как при любых переходах между ними поглощаются или излучаются фотоны длины волн которых лежат в видимой или соседней частях спектра. Из рисунка видно, что энергия валентного электрона атома ртути в основном состоянии 1 равна . Другие энергетические уровни соответствуют возбужденным состояниям 2,3,4 и т. д. Энергия первого возбужденного состояния 2 равна . Энергия, которая требуется для перехода электрона из основного состояния в возбужденное состояние (линия I на рис. 1), равна:

.

Из рисунка также видно, что энергия ионизации атома ртути равна 10,42эВ.

А теперь вернемся к результату опыта Франка и Герца.

Если мы будем производить бомбардировку атомов свободными электронами, то при определенной энергии электронов, равной (или большей) разности энергий между какими-либо двумя атомными уровнями, может происходить возбуждение атомов с переходом их внутренних электронов на уровень с более высокой энергией. При этом бомбардирующие (свободные) электроны будут терять свою энергию (согласно закону сохранения энергии). Именно это явление и наблюдалось в опытах Франка и Герца.