ОПЫТ ФРАНКА И ГЕРЦА

Постулаты Бора были экспериментально подтверждены опытами Д. Франка и Г. Герца (1913г.). В опытах изучались столкновения электронов с атомами газов методом задерживающего потенциала. Схема опытов изображена на рис. 2.2, а .

а)

б)

Рис.2.2

Исследовалась зависимость силы тока I от ускоряющей разности потенциалов (U) между катодом (К), испускающим электроны, и первой сеткой (С₁)

Между второй сеткой (С₂) и анодом (А) создавалось слабое замедляющее поле с разностью потенциалов –0,5В.

Электроны, ускоренные в области I (рис.2.2,а), попадая в область II между сетками, испытывают соударение с атомами паров ртути, которыми заполнена трубка

(р ~ 0,1мм рт.ст.). Те электроны, которые после соударений имеют достаточную энергию для преодоления замедляющего потенциала области III, попадают на анод.

Характерная кривая зависимости I от U представлена на рис.2.2,б. Видно, что при увеличении U вплоть до 4,86В сила тока, регистрируемая гальванометром (Г), растёт монотонно. Значит, при энергиях W »4,86 эВ начинают происходить неупругие столкновения электронов с атомами, при которых электрон полностью отдаёт свою энергию атому ртути, переводя его в возбуждённое состояние. Потерявший энергию электрон не может преодолеть задерживающее поле и достичь анода, поэтому ток резко падает. Аналогичное явление будет наблюдаться при значениях энергии, кратных 4,86 эВ, когда электроны могут испытать несколько неупругих соударений, всякий раз отдавая по 4,86 эВ атому ртути.

Таким образом, опыт Франка и Герца показал, что DW=4,86 эВ – это наименьшая порция (квант) энергии, которая может быть поглощена атомом ртути в основном энергетическом состоянии, что подтверждает справедливость первого постулата Бора.

Возбуждённые электронными ударами атомы ртути, возвращаясь в основное состояние, должны излучать ультрафиолетовые лучи с длиной волны . Этот результат полностью согласуется с опытом, что подтверждает второй постулат Бора.