![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теоретическая часть. Цель работы:Измерение значений энергетических уровней атомов, их потенциалов возбуждения и ионизации.Стр 1 из 4Следующая ⇒
Лабораторная работа № 17 Опыт Франка – Герца Цель работы: Измерение значений энергетических уровней атомов, их потенциалов возбуждения и ионизации. Теоретическая часть Опыты Франка и Герца, выполненные в 1913-1914 гг., показали, что внутренняя энергия атома не может изменяться непрерывно, а принимает лишь определенные дискретные значения. Эти опыты являются непосредственным экспериментальным подтверждением постулатов Бора, которые были сформулированы в 1913 г. для построения теории атома водорода. Теория Бора, основывающаяся на ядерной модели атома Резерфорда, впервые позволила описать основные свойства атома водорода и, в том числе, объяснить закономерности в спектре испускаемого им электромагнитного излучения. Согласно эмпирическим данным, полученным к началу XX века, атомные спектры являются линейчатыми, т. е. состоящими из отдельных закономерно расположенных линий, объединенных в группы (серии линий). Линейчатость атомных спектров в двух постулатах Бора связывается с дискретностью процессов внутри атома: 1. Атом может находиться в лишь некоторых избранных состояниях, удовлетворяющих определенным квантовым условиям и характеризующимся прерывными значениями энергии 2. При переходе из одного стационарного состояния в другое атомом испускается или поглощается световой квант с энергией
Поскольку возможные значения внутренней энергии атома являются дискретными, то атом может поглощать или испускать лишь порции энергии, равные разности энергий двух стационарных состояний. Поэтому атому нельзя передать энергию меньше той, которая необходима для перевода его из основного стационарного состояния с наименьшей энергией В опытах Франка и Герца для сообщения атому определенных порций энергии использовалась бомбардировка атомов электронами, разогнанными электрическим полем. Если энергия электронов, ускоренных разностью потенциалов U уск, будет меньше энергии Опыты Франка и Герца показали, что, начиная с некоторого, вполне определенного значения энергии электрона, происходит его неупругое столкновение с атомом. Разность потенциалов Если электрон, двигаясь в электрическом поле, приобретает энергию, превышающую величину Атомы, перешедшие в возбужденное состояние в результате неупругого столкновения с электроном, за время порядка Принципиальная схема установки, используемой для выполнения опыта Франка и Герца, приведена на рис.1. Рис.1. Схема установки опыта Франка и Герца. Трехэлектродная лампа заполнена газом, например, парами ртути при давлении в несколько миллиметров ртутного столба. Нить катода
Рис.2. Вольт-амперная характеристика опыта Франка и Герца. Электроны, испускаемые раскаленной нитью катода вследствие термоэлектронной эмиссии, разгоняются ускоряющим напряжением. Если их энергии достаточно для преодоления задерживающего электрического поля между сеткой и анодом, они попадают на анод. По мере возрастания напряжения U уск все большее количество электронов, испытывающих лишь упругие столкновения с атомами, попадают на анод, и ток I а увеличивается. При напряжении При дальнейшем увеличении ускоряющего напряжения остаточная энергия электронов, испытавших неупругие столкновения с атомами, становится достаточной для преодоления тормозящего поля, и величина анодного тока снова начинает возрастать. Если энергия электронов после первого неупругого соударения и последующего ускорения снова окажется равной еU 1, то они смогут испытать еще одно неупругое столкновение с атомами, и на вольт-амперной характеристике появляется второе уменьшение анодного тока. Таким образом, при значениях ускоряющего напряжения
|