2b: Esperimento di Franck e Hertz

1. 2b: Esperimento di Franck e Hertz La d.d.p. (fissa) tra G1 e K serve a “estrarre” il maggior numero di elettroni dalla zona attorno K (non da dentro K!) G2 G1 K A Vap. di Hg fornetto La d.d.p. tra G2 e G1 (variabile) serve ad accelerare gli elettroni 180 °C La d.d.p. tra A e G2 (fissa) serve a rallentare (un po’) gli elettroni V>>0 V>0 V<0 V In questo esperimento non vogliamo il vuoto, ma una certa pressione di vapori di Mercurio mettiamo una goccia di Hg nell’ampolla Ep= eV K G1 G2 A (Vuoto) A e la riscaldiamo, con un fornetto, e il Mercurio evapora!

2. Si tenga conto che me 2.7x10-6mHg Se gli atomi di Hg si comportassero come sfere dure, si avrebbe un urto elastico = l’energia cinetica, Ek , si conserverebbe (potrebbe cambiare la direzione della velocità, ma non il suo modulo) Hg vi vf Cosa faranno gli elettroni al crescere della pressione? Gli elettroni urteranno gli atomi di Hg. Con che esito? vi = vf

3. Però, potrebbe esistere un meccanismo interno all’atomo che si innesca solo ad una certa energia E1. Allora, per EK = E1 l’atomo assorbirebbe l’energia E1 , che verrebbe persa dall’elettrone, che si fermerebbe! Hg Hg EK= E1

4. V>0 E1 E1 V<0 V>>0 V Ep= eV E1 Ek= 1/2mv2 K G1 G2 A

5. I Nessun assorbimento VGG Assorbimento a “soglia” I E1= eV1 Assorbimento a “finestra” VGG DV V1 I DV V0 V1 V2 VGG VKG1 DV Grafico I-V E1= eDV

6. Ea Eb Spiegazione secondo l’ipotesi di Bohr del modello planetario di Rutherford Un elettrone che “ruota” attorno al nucleo non può occupare “orbite” di raggio (energia) qualunque, ma solo orbite di raggio definito. Quindi per passare da un’orbita a quella di energia superiore, l’elelttrone deve assorbire una ben determinata quantità (quanto) di energia: Eb –Ea = E1 = eV1

7. Cosa succede nell’atomo dopo l’assorbimento di energia (eccitazione)? L’atomo dopo l’assorbimento di energia si diseccita, riemettendo l’energia sotto forma di fotoni (luce).