E-učionica za učenje fizike

Arhiva za kategoriju ‘Frank Hercov eksperiment’

Frank Hercov eksperiment

***Nobelova nagrada za fiziku 1925 godine  za otkriće zakona sudara elektrona sa atomima***

Značaj: Frank Hercov eksperiment je potvrdio da atomi mogu da se pobude samo predajom tačno određene količine energije, koja je jednaka razlici energija dva nivoa u atomu, uz odgovarajući kvantni prelaz u atomu.

Aparatura: U stakleni balon iz koga je uklonjen vazduh ugrađene su tri elektrode: katoda, rešetka i anoda. U balonu se nalazi živina para pod pritiskom od 133Pa. Sa usijane katode ( koja se zagreva ) polaze elektroni koji se ubrzavaju između anode i katode  naponom U, koji može da se menja. Rešetka se nalazi na relativno manjem naponu u odnosu na anodu (oko 0,5V). U eksperimentu je merena jačina anodne struje  elektrona I, koji polaze sa katode, sudaraju se sa atomima žive i stižu na anodu, a u zavisnosti od promene napona U.

Rezultati: Na osnovu rezultata merenja dobijen je grafik I=f(U) koji ima nekoliko maksimuma na međusobnim rastojanjima od 4,9 V.

Objašnjenje: Za vrednosti napona manje od 4,9 V elektroni se između anode i katode sudaraju sa atomima žive pri čemu praktično ne menjaju svoju kinetičku energiju zbog svoje male mase u odnosu na masu žive. Sa porastom električnog napona u tom intervalu, raste i broj elektrona koji stižu sa anode na katodu, što pokazuje i povećanje struje. Pri elastičnim sudarima sa elektronima atomi žive ostaju u osnovnom, nepobuđenom stanju. Kada napon dostigne vrednost od 4,9 V jačina struje je maksimalna. Dalje povećavanje električnog napona ima za posledicu smanjenje električne struje. Ovo se objašnjava time što svi elektroni koji imaju energiju od 4,9 eV predaju svoju energiju prilikom neelastičnih sudara atomima žive. Tada atomi žive prelaze iz osnovnog u prvo pobuđeno stanje. Isto se dešava i kada elektroni dobiju energiju od 2·4,9 eV = 9,8 eV. Tada elektroni u dva neelastična sudara ( sa dva atoma žive ) predaju svoju energiju atomima žive. Isto obrazloženje važi i za energiju elektrona od 14,7 eV kada imamo tri neelastična sudara elektrona sa atomima žive.

Predata energija elektrona pri neelastičnom sudaru sa atomom odvija se u skladu sa kvantnim zakonima:

FHerz_formula

Elektron predaje svu svoju energiju atomima žive u neelastičnom sudaru i ta energija je jednaka razlici energetskih nivoa između kojih se vrši prelaz

Oblak oznaka

%d bloggers like this: