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 Archived 2010-09-26 at the Wayback Machine.