Ֆրանկ-Հերցի փորձ

Ֆրանկի և Հերցի փորձը, փորձ, որը հանդիսանում է ատոմի ներքին էներգիայի դիսկրետության ապացույց։ Կատարվել է 1913 թվականին Ջեյմս Ֆրանկի և Գուստավ Հերցի կողմից։

Նկարում ցուցադրված է փորձի սխեման։ K կաթոդին և C₁ էլեկտրավակուումային խողովակին, որը լցված է սնդիկի (Hg) գոլորշիներով, տրվում է պոտենցիալների V տարբերություն, ինչի հետևանքով էլեկտրոնները արագանում են և նկատվում է վոլտ-ամպերային բնութագիր։ C₂ ցանցին և А անոդին տրվում է կասեցնող պոտենցիալների տարբերություն։ I տիրույթում արագացված էլեկտրոնները բախվում են սնդիկի ատոմների հետ II տիրույթում:

Հոսանքի ուժի կախվածությունը լարումից։ Երևացող էքստրեմումները համապատասխանում են ատոմների իոնիզացիայի էներգիային

Եթե էլեկտրոնի էներգիան բախումից հետո դեռ բավականաչափ մեծ է, որպեսզի հաղթահարի կասեցնող III տիրույթի պոտենցիալների տարբերությունը, ապա նա կհասնի անոդին։ Հետևաբար Г ամպերաչափի ցուցմունքը կախված է բախման հետևանքով էլեկտրոնի կորցրած էնրգիայից։

Փորձում ուսումնասիրվում էր I հոսանքի ուժի աճը, երբ արագացնող լարումը մեծացնում ենք մինչև 4.9 Վ։ Այսինքն էլեկտրոնները, որոնք ունեն Е < 4,9 էՎ էներգիա, առաձգական բախվում են սնդիկի ատոմներին և ատոմների էներգիան չի փոխվում։ Երբ V = 4,9 Վ (նաև 9.8 Վ, 14.7 Վ արժեքների դեպքում) հոսանքի ուժի կտրուկ անկում է նկատվում։ Սրանից կարելի է ենթադրել, որ լարման տվյալ արժեքների դեպքում ատոմենրի հետ բախումը ոչ առաձգական է, այսինքն էլեկտոնի էներգիան բավարար է սնդիկի ատոմին գրգռելու համար։ 4.9 էՎ-ին պատիկ էներգիաների դեպքում էլեկտրոնները կարող են ոչ առաձգականորեն բախվել ատոմների հետ մի քանի անգամ։

Այսպիսով, Ֆրանկի և Հերցի փորձը ցույց տվեց, որ ատոմի կողմից կլանված էներգիայի սպեկտրը ընդհատ է։ Նվազագույն քանակը (էլեկտրամագնիսկան դաշտի քվանտ), որը կարող է սնդիկի ատոմը կլանել հավասար է 4.9 էՎ.-ի։ Սնդիկի ատոմի ճառագայթած ալիքի երկարության λ = 253,7 նմ արժեքը երբ V > 4,9 Վ, համապատասխանում էր Բորի երկրորդ կանխադրույթով ստացվող ալիքի երկարությանը՝

$E_{1}-E_{0}={\frac {hc}{\lambda }}$, որտեղ E₀-ն և E₁-ն, համապատասխանաբար, հիմնական ու գրգռված վիճակների էներգիաներն են։ Ֆրանկի և Հերցի փորձում E₀ — E₁ = 4,9 էՎ։

Արթուր Կոմպտոնը 1922-1923 թվականներին, կրկնելով Ֆրանկի ու Հերցի փորձը, հայտնաբերեց, որ V > 4,9 Վ դեպքում սնդիկի գոլորշիները արձակում են լույս ν = ΔE/h հաճախությամբ, որտեղ ΔE = 4,9 էՎ, իսկ h-ը Պլանկի հաստատունն է։

Այսպիսով, էլեկտրոնների հարվածի հետևանքով գրգռված սնդիկի ատոմը արձակում է 4.9 էՎ էներգիայով ֆոտոն և վերադառնում հիմնական վիճակ։ 1925 թվականին Ֆրանկն ու Հերցը ստացել են Նոբելյան մրցանակ ատոմի և էլեկտրոնի բախման բացահայտման համար։

Տես նաև

• Բորի մոդել
• Բորի կանխադրույթներ

Արտաքին հղումներ

• Ֆրանկ-Հերցի փորձ հոդվածը ՀՍՀ-ում
• Ֆրանկի և Հերցի փորձի ցուցադրություն
• Ֆրանկի ու Հերցի փորձի արդի գրականության ցանկ Արխիվացված 2010-09-26 Wayback Machine