Experimentul Franck-Hertz cu mercur – Inregistrare cu osciloscopul

Experimentul Franck-Hertz cu mercur – Inregistrare cu osciloscopul

In acest experiment, atomii de mercur sunt inchisi intr-un tetrod cu catod, electrod de control de tip grila, grila de accelerare si electrod tinta. Grila de control asigura o curent de emisie practic constant al catodului. Se aplica o tensiune opusa intre grila de accelerare si electrodul tinta. Odata cu cresterea tensiunii de accelerare U dintre catod si grila de accelerare, curentul tinta I corespunde caracteristicii tubului de descarcari atunci cand depaseste tensiunea opusa. Cand electronii dobandesc suficienta energie cinetica pentru a excita atomii de mercur prin coliziuni inelastice, electronii nu mai pot ajunge la tinta si curentul tinta scade. La aceasta tensiune de accelerare, zona de excitatie se afla direct in fata grilei de excitatie. Cand tensiunea de accelerare este crescuta, zona de excitatie se misca spre catod, electronii pot din nou sa acumuleze energie in drumul lor catre grila si curentul tinta creste din nou. In cele din urma, electronii pot excita din nou atomii de mercur, curentul tinta scade din nou si asa mai departe. Astfel, caracteristica I(U) prezinta variatii periodice, unde distanta dintre minime ΔU = 4.9 V corespunde energiei de excitatie a atomilor de mercur de la starea fundamentala 1S0 la prima stare 3P1.

Obiectivele Experimentului:

• Inregistrarea unei curbe Franck-Hertz pentru mercur.
• Masurarea emisiei discontinue de energie a electronilor liberi in cazul coliziunilor inelastice.
• Interpretarea rezultatelor masuratorilor ca absorbtie discreta de energie de catre atomii de mercur.

Detalii Tehnice ale Experimentului:

Acest experiment implica manipularea unui tub de descarcare cu mercur si masurarea caracteristicii de curent in functie de tensiune. Variatiile periodice ale curentului indica starile de excitatie si deexcitatie ale atomilor de mercur si valideaza conceptele fundamentale ale mecanicii cuantice.

Relevanta Academica:

Experimentul Franck-Hertz cu mercur este un exemplu ilustrativ al naturii discrete a nivelelor de energie in atomi si demonstreaza fenomenele de excitatie si deexcitatie intr-un mediu atomic. Acesta este un experiment fundamental in fizica cuantica si ofera o baza solida pentru intelegerea comportamentului atomilor si particulelor subatomice.