Frank - Hercov eksperiment je bio potvrda kvantne teorije i Borove teorije diskretnih energetskih nivoa elektrona u atomu

1. Frank-Hercov eksperiment
Značajno potvrđivanje postavki kvantne mehanike da je
energija atoma kvantovana i da zato može da se menja samo na
diskretan način, pokazali su rezultati Frank – Hercovog eksperimenta.
U stakleni balon iz kojeg je uklonjen vazduh, ugrađene su tri
elektrode: katoda, anoda i rešetka. U balonu se nalazi živina para.
Sa usijane katode polaze elektroni koji se ubrzavaju određenim
naponom koji može da se menja.
U eksprimentu je merena jačina anodne struje elektrona, koji polaze
sa katode, sudaraju se sa atomima žive i stižu na
anodu a u zavisnosti od promene napona.

2. Gustav Herc, nemački fizičar (sinovac Hajnriha Herca, koji je eksperimentalno dokazao
postojanje elektromagnetnih talasa). Bavio se ispitivanjem jonizovanja razređenih
gasova. Sa Džejmsom Frankom je 1925. godine dobio Nobelovu nagradu za klasični
eksperiment o sudaru elektrona sa atomima koji je potvrdio teoriju kvanta (Frank-Hercov
ekperiment.)

3. Džejms Frank

4. Aparatura
katoda anoda
rešetka
I
V G
4,9 9,8 14,7 U/V

5. Aparatura koja je
korišćena u ovom
eksperimentu sastoji
se od staklenog
balona ispunjenog
gasom na niskom
pritisku, i ima tri
elektrode: katodu za
emisiju elektrona,
rešetku ( mrežicu ) za
ubrzavanje elektrona i
kolektorsku ploču za
njihovo sakupljanje.
Frank Hercov eksperiment - Aparatura

6. Kada ubrzavajući napon dostigne
4,9eV ( najniža vrednost energije
potrebna za pobudu živinog atoma
), struja naglo opadne. Ovaj pad se
događa zbog neelastičnih sudara
između ubrzanih elektrona i
elektrona u atomima žive. Ovo
sugeriše da elektroni žive ne mogu
primiti energiju sve dok ona ne
dostigne prag energije dovoljan da
ih podigne u pobuđeno ( prvo više )
energijsko stanje. Uočeni su ovakvi
minimum struje na umnošcima
energije od 4,9 eV. Na 9,8 eV svaki
elektron dobije dovoljno energije da
učestvuje u dva neelastična sudara.
Oni pobuđuju dva živina atoma, i
neće im preostati energije. Ovaj
proces se ponavlja, za svaki interval
od 4,9 eV.
Frank-Hercovi podaci za živu

7. Jasno je uočljiv process
apsorpcije energije iz
elektronskih sudara i u
slučaju kada je u staklenoj
cevi gas neon.Kada ubrzani
elektroni pobude elektrone
neona na prvo više
diskretno energijsko stanje,
oni to čine na takav način
da proizvode vidljivi sjaj u
oblasti gasa gde se pobuda
odigrava. Postoji deset
pobudnih nivoa u oblasti od
18,3 to 19,5 eV. Strujni
minimumi se dešavaju na
16,57 i 16.79 eV.Ova
energijska razlika daje
svetlost u vidljivoj
oblasti.Ako je ubrzavajući
napon dovoljno visok,
elektroni mogu proći kroz
niz reakcija koje karakterišu
neelastični sudari između
elektrona i molekula gasa
neona. Sličan obrazac
ponašanja je uočen u
slučaju gasa neona u
intervalu od približno 19 eV.
Frank-Hercovi podaci za Neon

8. Potvrda diskretnih energetskih
nivoa elektrona u atomu
 Frank-Hercov ogled je potvrdio da atomi
mogu da se pobude samo predajom tačno
određene količine energije, koja je
jednaka razlici energije dva nivoa u
atomu, uz odgovarajući kvantni prelaz
elektrona.