Опыт Франка и Герца. Исследование теплоемкости твердых тел. Головин Ю.М - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 1 Энергетические уровни атома ртути
Лабораторная работа 1
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 ве-
роятность упругого и неупругого взаимодействий.
1 ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Суть опытов, предложенных и проведенных Франком и Герцем в 1913 году, состояла в
нахождении потенциалов ионизации атомов ртути, т.е. в определении энергии ускоренного
электрона в наполненной парами ртути трехэлектродной лампе, который, сталкиваясь с ато-
мом 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 зна-
чения, а лишь значения из определенного дискретного набора, впоследствии названные
энергетическими уровнями, которые показаны на рис. 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 соседних областях спек-
тра. Из рисунка видно, что энергия валентного электрона атома ртути в основном состоянии
I равна эВ42,10
1
−=E . Другие энергетические уровни соответствуют возбужденным состоя-
ниям 2, 3, 4 и т.д. Энергия первого возбужденного состояния II равна эВ54,5
2
−=E . Энергия,
которая требуется для перехода электрона из основного состояния в возбужденное состояние
(линия I на рис. 1), равна:
эВ88,4)42,10(54,5
12
=
−
−
−
=
−=∆ EEE .
Эту энергию называют первым критическим потенциалом атома ртути. Если по какой то
причине атом ртути перейдет в первое возбужденное состояние, то электрон затем возвратится в
исходное состояние (линия II) за очень короткое время (
c10
8−
≈
). Такой переход будет сопрово-
ждаться излучением фотона
(стрелочка III) с энергией эВ88,4=
е
E
и длиной волны
.нм6,253==λ
e
E
hc
Е
∞
=
0
Е
4
Е
3
Е
2
= –5,54 эВ
III

Страницы