Esperimento di Franck-Hertz

Presentazione sul tema: "Esperimento di Franck-Hertz"— Transcript della presentazione:

1 Esperimento di Franck-Hertz
verifica sperimentale dell’esistenza dei livelli energetici quantizzati F: filamento ad incandescenza che emette elettroni per effetto termoelettrico G: griglia a potenziale positivo rispetto a F P: placca a circa un millimetro da G, tenuta a un potenziale lievemente inferiore a quello di G; gli elettroni da G a P vengono lievemente rallentati

2 Risultati sperimentali

3 E2 energia del primo livello eccitato dell’atomo di Hg
E1 energia del livello fondamentale dell’atomo di Hg E2 E1 4.86 eV Se gli elettroni NON subiscono urti anelastici (eV < E2-E1) si muovono di moto accelerato fino a G, nei cui pressi raggiungono TMAX = eV, con V d.d.p. tra G e F. L’energia cinetica acquistata dagli elettroni è sufficiente a far loro superare il debole campo antagonista tra G e P. Ho trascurato l’energia persa in un urto elastico elettrone/atomo di mercurio vista l’enorme differenza di massa tra i due. Facendo i conti, infatti, risulta che la massima energia cinetica persa in un urto elastico è: ∆Ek ≈ - 4(me/mHg)Ek ≈ 5x10-6 Ek

4 Aumentando V fino a che eV > E2-E1, gli elettroni giunti vicino a G possono dar luogo ad urti anelastici contro gli atomi di mercurio. Gli elettroni perdono quasi tutta la loro energia cinetica e non riescono quindi a vincere il controcampo per arrivare a P. Se V’ è la d.d.p. a cui crolla la corrente avrò E2-E1 = eV’

5 Aumentando ulteriormente V (V > V’) gli urti anelastici avranno luogo in una regione che si sposta verso F. Gli elettroni che hanno subito un urto anelastico vengono nuovamente accelerati e possono raggiungere G con T sufficiente a vincere il controcampo  I ricomincia a crescere. Quando eV = 2(E2-E1) gli elettroni possono subire 2 urti anelastici, uno prima e l’altro nelle vicinanze di G. La corrente torna a zero. E così via…

6 Controprova dell’interpretazione dei risultati…
… viene dal fatto che gli atomi di Hg eccitati dall’interazione con gli elettroni accelerati ritornano al loro stato fondamentale emettendo fotoni di lunghezza d’onda pari a 2537 Angstroms, corrispondenti ad un’energia h di 4.86 eV! E2 E1 4.86 eV E = h