Experiment de Franck-Hertz

1. Experiment de Franck-Hertz

2. 1900: Postulat de Planck E = n h n 1905: Einstein - Quantització de l’energia de fotons 1913: Postulats de Bohr Contexthistòric

3. J. Franck James Franck - Gustav Hertz • 1911 - 1914: • - Estudi del potencial d’ionització per diferents gasos • - Connexió entre el potencial d’ionització i la teoria quàntica G. Hertz

4. Experiment de franck-hertz • 1911 - 1914: • - Estudi del potencial d’ionització pel cas de vapor de Hg • - Publicació dels resultats en 1914 • Article 1: Col·lisions entre electrons i molècules de vapor de Hg i el potencial d’ionització d’aquestes molècules [1] • Article 2: Excitació de la línia de ressonància del Hg de longitud d’ona 2536 Å per col·lisions d’electrons [2]

5. Experiment de franck-hertz • Tub amb vapor de Hg • Potencial d’acceleració entre els punts K i A • Potencial de frenada entre els punts A i S • Mesura de la intensitat al punt S

6. Experiment de franck-hertz • Energia dels electrons en funció del potencial de frenada • Potencial d’ionització del Hg al voltant de 5 V

7. Experiment de franck-hertz • Intensitat en funció del potencial d’acceleració • Potencial d’ionització del Hg = 4,9 V

8. Experiment de franck-hertz • Com s’explica l’emissió de radiació? • Línia de ressonància de Hg a l =2536 Å • Per E < hn Xoc elàstic • Per E = hn  Xoc inelàstic • - Ionització dels àtoms de Hg o emissió de radiació

9. Experiment de franck-hertz • Càlcul de la constant de Planck • (l =2536 Å)

10. “It seems that their experiments may possibly be consistent with the assumption that this voltage [4.9 volts] corresponds only to the transition from the normal state to some other stationary state of the neutral atom.” [3] 1915: Resposta de bohr Niels Bohr

11. “If the above considerations are correct it will be seen that Franck and Hertz's measurements give very strong support to the theory considered in this paper. If, on the other hand, the ionization potential of mercury should prove to be as low as assumed by Franck and Hertz, it would constitute a serious difficulty for the above interpretation…” [3] 1915: Resposta de bohr Niels Bohr

12. “when we made the experiments, we did not know Bohr's theory. We had neither read nor heard about it…. At that time in Berlin … nobody discussed Bohr's theory…. We were surprised [by our results]. But we were not surprised after we read Bohr's paper [of 1913] later, after our publication.” [4] 1919: Franck-hertz J. Franck G. Hertz

13. “It appeared to me to be completely incomprehensible that we had failed to recognize the fundamental significance of Bohr's theory, so much so, that we never even mentioned it once in the relevant paper. It was unfortunate that we could not rectify our error … ourselves by clearing up the still existing uncertainties experimentally.” [5] 1919: Franck-hertz J. Franck G. Hertz

14. Cada copque un electrócedeix la sevaenergiaa un àtom de Hg, per què la intensitat no baixa a zero? Distinció entre el potencial d’ionització i l’energia de transició. Discussió

15. [1] James Franck and Gustav Hertz, Verhand. Deut. Physik, Ges., 16 (1914), 457-467 – trans. Editors. [2] James Franck and Gustav Hertz, Verhand. Deut. Physik, Ges., 16 (1914), 512 [3] N. Bohr, Phil. Mag. 30, 394(1915). [4] G. Holton, Am. J. Phys. 29, 805 (1961). [5] J. Franck, “Transformations of kinetic energy of free electrons into excitation energy of atoms by impacts,” in Nobel lectures, physics 1922–1941(Elsevier, Amsterdam, 1965). [6] Eisberg – Resnick, Física Cuántica, LimusaWiley (2002), 115 – 151 Bibliografia