Смежные темы Кванты энергии, квантовые переходы, столкновение электронов, энергия возбуждения, модель атома Бора. Принцип - umotnas.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 1 36.56kb.
Сложное строение атома. Опыты Резерфорда. Квантовые постулаты Бора 1 112.92kb.
Лекция 8 Релятивистская динамика 1 136.01kb.
Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения 1 36.39kb.
Энергетические зоны в твердом теле 1 75.84kb.
Учебное пособие Нижний Новгород 2007 ббк 24 я 72 я 13 Рецензент ы 5 1247.04kb.
Смежные темы Длина волны, стоячая волна, отражение, распространение... 1 38.49kb.
Работа и энергия 1 47.98kb.
Солнечная энергия Способы использования энергии Солнца. Солнечная... 1 60.78kb.
Вариант №1 Постулаты Бора. Фотоэффект 1 61.07kb.
Атомная спектроскопия Осенний семестр 4 курса 1 18.11kb.
Семинар для рестораторов и не только " Ключевые факторы успеха в... 1 108.43kb.
Викторина для любознательных: «Занимательная биология» 1 9.92kb.

Смежные темы Кванты энергии, квантовые переходы, столкновение электронов, энергия - страница №1/1



Смежные темы


Кванты энергии, квантовые переходы, столкновение электронов, энергия возбуждения, модель атома Бора.

Принцип


Электроны разгоняются в трубке, наполненной неоновым газом. Энергия возбуждения неона зависит от расстояния между равноудаленными минимумами тока в переменном электрическом поле.

Оборудование


Блок управления

для эксперимента Франка-Герца 09105.99 1

Неоновая трубка Франка-Герца с кожухом 09105.40 1

Coединительный шнур

для неоновой трубки Франка-Герца 09105.50 1

Экранированный BNC кабель, l=750 мм 07542.11 1

Информационный стандартный кабель RS 232 14602.00 1

Программное обеспечение для эксперимента

Франка-Герца 14522.61 1

ПК с системой Windows 95® или выше


Дополнительное оборудование:
Осциллоскоп, двухканальный, с частотой 30 мГц 11459.96 1

Переходник,

разъем BNC типа/ пара контактов 4 мм 07542.27 2

Экранированный BNC кабель, l=75 см 07542.11 2



Цель работы


Записать силу обратного тока в трубке Франка-Герца, зависящую от напряжения на аноде .

Определить энергию возбуждения с учетом разности минимумов и максимумов силы тока.



Установка и ход работы

Соберите экспериментальную установку как показано на Рис. 1. Более подробная информация изложена в руководстве к блоку управления 09105.99. Подсоедините универсальную установку Кобра 3 к порту компьютера COM1, COM2 или USB (для подсоединения к порту USB используйте преобразователь USB - RS232 14602.10). Запустите программу для проведения измерений и выберите Устройство Кобра 3 для проведения эксперимента Франка-Герца. Выберите параметры, указанные на Рис. 2, и нажмите Continue (Далее).



Теория и расчеты


В 1913 г Нильс Бор предложил свою планетарную модель атома: атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого на орбитах расположены электроны. Кроме этого, он утверждал, что электроны находятся только на тех орбитах, для которых момент импульса равен целому кратному , т.е. ,

где – целое, а – постоянная Планка.


Бор постулировал, что, находясь на определённом уровне энергии, электрон не излучает световых волн. Излучение происходит лишь при переходе электрона с одной орбиты на другую, т. е. с одного уровня энергии Ei, на другой с меньшей энергией Ek, при этом рождается квант света с энергией, равной разности энергий уровней, между которыми осуществляется переход. Экспериментально это подтвердили Джеймс Франк и Густав Герц в 1913 г. С помощью пучка ускоренных электронов они определили энергию, необходимую для перехода электронов атомов ртути из основного состояния в возбужденное.

Рис. 1: Установка для проведения эксперимента Франка-Герца с использованием компьютера





(см. эксперимент 5.1.03-11). В данном эксперименте используется трубка, наполненная неоновым газом



Рис. 2: Параметры измерения

Рис. 3: Принцип измерения


В трубе, заполненной неоновым газом (Рис. 3), электроны, излучаемые катодом, ускоряются между катодом C и анодом A и рассеиваются вследствие упругого столкновения с атомами неона. Однако при напряжении на аноде, равном 16,8 В, кинетической энергии электронов достаточно, чтобы привести валентный электрон неона на первый уровень возбуждения при неупругом ударе. В результате возникающей при этом потере энергии электрон больше не может пересекать поле между анодом A и противоэлектродом S, вследствие этого значение силы тока минимальное. При дальнейшем увеличении напряжения на аноде кинетической энергии электрона снова будет достаточно, чтобы преодолеть поле, при этом сила тока увеличивается. При напряжении = 2х16,8 В значение кинетической энергии настолько велико, что два атома могут последовательно возбуждаться одним и тем же электроном (это соответствует второму минимуму на Рис.4). Таким образом, на графике зависимости от представлены равноудаленные минимумы и максимумы.
Эти минимумы четко не определены из-за исходного распределения скоростей электронов. Напряжение между анодом и катодом определяется как

,

где - подаваемое напряжение,

а и напряжения работы выхода на аноде и катоде соответственно.

Поскольку энергия возбуждения определяется из разницы напряжений в точках минимумов, работой выхода здесь можно пренебречь.

Исходя из классической теории энергетические уровни, до которых возбуждаются атомы ртути, могут быть любыми. Согласно же квантовой теории энергетический уровень предназначен для определенного атома. Таким образом, впервые была объяснена форма кривой от , которая подтвердила квантовую теорию.

Возбужденный атом неона снова высвобождает поглощенную энергию, испуская фотон. При энергии возбуждения = 16,8 эВ длина волны такого фотона равна



,

где



и .
Определяем значения напряжений для минимумов. Вычислив среднее значение из разности этих значений, получаем энергию возбуждения атома неона.
Используя результаты измерений на Рис. 4 рассчитываем значение

= (17,4 ± 0,7) эВ.

Рис. 4: Пример кривой, полученной в ходе эксперимента Франка-Герца с неоновой трубкой.