Опыт Франка и Герца. Изотов В.В - 10 стр.

       Таким     образом,   область    первого    максимума-минимума       на
вольтамперной кривой соответствует неупругим столкновениям с передачей
энергии электронов внутренней энергии атомов газа.
       Потенциал Vр, соответствующий максимуму на вольтамперной
характеристике, называется резонансным (первый максимум VрI.).
       Если теперь немного увеличить ускоряющее поле, то электроны наберут
энергию быстрее и заштрихованная область сдвинется влево. Электроны,
испытавшие неупругое столкновение, почти полностью отдадут свою энергию,
но, оставаясь в ускоряющем поле, опять начнут набирать ее, упруго сталкиваясь
с атомами газа, поскольку для последующего второго неупругого столкновения
им еще не хватает энергии. Наконец, при перемещении заштрихованной
области примерно на середину расстояния катод-сетка (область I Рис.6б),
оставшегося пути до сетки будет достаточно, чтобы электроны могли набрать
энергию для нового неупругого столкновения в области II и, испытав его,
попасть на сетку. В анодной цепи появится второй максимум и минимум,
резонансный потенциал VpII теперь уже вдвое превышает VpI. Если теперь
измерить расстояние между максимумами, то оно окажется для всех Vp
одинаковым. Это указывает на то, что во всех этих случаях происходит
передача энергии на возбуждение одного и того же уровня - Е2.
       Возбуждения более высоколежащих уровней при данных условиях
эксперимента практически не происходит. Это связано стем, что частота
столкновений электрона с атомами газа велика и, как только электрон наберет
равную или немного превышающую энергию перехода на первый
возбужденный уровень ΔЕ12, он, с большой степенью вероятности, отдает ее
атому. Это хорошо прослеживается при измерении анодной характеристики с
ростом температуры, а следовательно, и плотности ртутного пара. Минимумы
части вольтамперной кривой опускаются и почти касаются оси абсцисс при
температуре Т≈150о, что указывает на то, что упругой компоненты в потоке
электронов практически не остается.
       В самом начале мы рассмотрели пример передачи энергии атому
водорода, у которого в простейшем варианте теории - теории атома Бора, схема
энергетических уровней проста и показана на Рис.1
       Схемы уровней энергии атома ртути значительно сложнее. Самые
нижние из возбужденных уровней представляют собой триплет 3P0,1,2. При этом
уровни триплета настолько близко расположены, что энергии разогнанных
электронов вполне хватило бы для возбуждения каждого из них.
       Однако, в данном варианте опыта они также не наблюдаются, поскольку
разрешающей способности прибора не хватает и следует изменить конструкцию
лампы для их наблюдения, что и сделали Франк и Герц в последних
экспериментах.
       Итак, расстояние между максимумами в опытах Франка и Герца в лампе
с парами ртути равнялось 4.9 эВ. Таким образом, при энергии электрона Ткин ≥
4,9 эВ происходил неупругий удар с передачей энергии электрона внутренней
энергии атома ртути. Электроны, сталкиваясь неупруго с атомами ртути в
районе сетки, практически полностью теряли свою энергию и ″отсасывались″
сеткой, на которую их направляло задерживающее поле. Если обратный
переход Е2→Е1 происходил с испусканием светового кванта hν = Е2 - Е1, то
появлялась в ультрафиолетовой области спектральная линия с длиной волны



                                     10