Франк-Герц тажрибалари


Немис физиклари Франк ва Герц тажрибалари (1913 й.) нинг мақсади Борнинг стационар орбиталар мавжудлиги тўғрисидаги ғоясини экспериментал текшириб кўришдан иборат бўлиб, тажрибаларда электронларнинг атомлар билан ўзаро тўқнашиш жараёнида узатиладиган энергия миқдори ўлчанган.

Агар газ муҳити орқали маълум энергияли электронлар оқимини ўтказсак,  электронлар бу муҳитда ҳаракатланиб атомлар билан ўзаро тўқнашади, натижада электронларнинг энергияси ўзгаради. Электронларнинг массаси атомлар массасига нисбатан жуда кичик бўлганлигидан, эластик тўқнашишда электроннинг кинетик энергияси сезиларсиз, яъни  миқдорда камаяди, бу ерда - электрон массаси, атом массаси, электроннинг кинетик энергияси. Шу сабабли электрон эластик тўқнашишда атомга (атом таркибидаги электронларнинг бирига) ўз энергиясини бермайди, ноэластик тўқнашувда эса энергиясининг бир қисмини ёки тўла миқдорда атомдаги электронларнинг бирига беради.

Агар атомлар стационар ҳолатда бўлса, атомдаги электронларнинг энергиясининг ўзгариши ихтиёрий миқдорда бўлмасдан стационар ҳолатлар энергияларининг фарқига тенг бўлади. Демак ноэластик тўқнашувда атомдаги ташқи электронлар энергиясининг ўзгариши атомдаги стационар ҳолатлар энергияларининг фарқига тенг бўлади.

Бундан агар атомда стационар ҳолатлар ҳақиқатда мавжуд бўлса, электронларнинг атомлар билан тўқнашувида энергияларини дискрет, маълум порцияларда йўқотади, акс ҳолда йўқотиладиган энергия миқдори ихтиёрий бўлиши мумкин. 

Д.Франк ва Г.Герц экспериментларида  электронларнинг атомлар билан ноэластик тўқнашишларини қайд этиш ва атомга берилган энергияни аниқлаш мақсадида тўхтатувчи (тутувчи) потенциаллар методини қўллаган.

Катод сифатида К – термоэлектрон эмиссия температурасигача қиздириладиган металл пластинка ишлатилади.  Катод К ва С- тўр орасида электронларни тезлатувчи электр майдони ҳосил қилинади. Агар электронлар КС оралиқда тўқнашмаганлиги учун энергия йўқотмаса С тўрдан ўтиб энергияга эга бўлади.С- тўр ва А- анод орасига потенциал берилади, С ва А нуқталар орасидаги потенциаллар фарқи 0,5 В га тенг.

Электронлар СА оралиқга ўтиб тормозланади ва анодга  эВ энергия билан етиб келади.

Агар электронлар К дан А га келиш В идишга тўлдирилган   газ молекулалари билан ноэластик тўқнашиш натижасида энергиясини йўқотади ва СА тўхтатувчи майдондан ўтаолмайди ва С тўрга бориб тушади.   гальвонометр ёрдамида ноэластик тўқнашиш натижасида энергиясини йўқотган электронларни аниқлаш мумкин, электронлар тормозловчи майдондан ўтаолмагани учун  гальвонометрдан ўтувчи ток камаяди. Тажрибаларда газсимон жисм сифатида симоб буғларидан фойдаланилади, симоб буғлари билан В идиш тўлдирилади. Экспериментда  гальвонометр орқали ўтувчи ток кучининг КА оралиқга тушувчи электронларнинг кинетик энергиясига боғланиши ўрганилади.

Боғланиш эгри чизиғини ўрганиш кўрсатадики, дастлаб электронларнинг кинетик энергияси ортиб бориши билан  гальвонометрдан ўтувчи ток ортади, токнинг бундай ўсиши термоэлектрон асбоблар учун ўринли бўлган қонуният бўйича ўзгаради ва энергиянинг ортиши билан С тўр орқали ўтаётган электронлар сонининг ортиши билан боғланади.  Лекин токнинг бундай ортиши  энергиянинг қиймати 4,9 эВ га етгунча давом этади.

Электронлар кинетик энергиясининг ортиб бориши билан ток кучи ортмасдан, аксинча кескин  камаяди. Электронлар энергиясининг янада ортиб бориши билан, электронлар энергияси 5,4 эВ дан ортгандан сўнг ток кучи яна ортиб боради, чунки электрон атомлар билан ноэластик тўқнашиш жараёнида 4,9 эВ энергиясини йўқотади,  энергиянинг қолган қисми 0,5 эВ дан кўп бўлиб СА оралиқда майдонни енгиб ўтиб анодга етиб

боришига етади ва энергия 9,8 эВ дан ортгандан сўнг электрон атомлар билан икки марта ноэластик тўқнашади, сўнг яна кескин камаяди. Токнинг кейинги камайиши энергиянинг 14,7 эВ га тенг қийматига мос келади ва бу ҳолда электроннинг атомлар билан уч марта ноэластик тўқнашиши юз беради. Шундай қилиб электронлар симоб атомлари балан ҳар бир ноэластик тўқнашиш жараёнида 4,9 эВ га тенг энергиясини йўқотади.

  Бу тажрибалардан электронлар атомлар билан тўқнашиш жараёнида маълум миқдорга тенг порциядаги энергиясини йўқотади, шу асосда Борнинг стационар орбиталар мавжудлиги тўғрисидаги ғоясининг тўғрилиги исботланади.

Франк ва Герц тажрибаларининг кўрсатишича, симоб атомлари билан тўқнашган электрон ўз энергиясининг  фақат маълум қисмини уларга бериши мумкин. Бу энергия 4,9 эВ га тенг бўлиб, асосий ҳолатдаги симоб атоми ютиши мумкин бўлган  энг кичик энергия порциясидир. Шундай қилиб, атомдаги ташқи электронларга шу миқдордаги энергия узатилган ҳолдагина электроннинг бир стационар ҳолатдан бошқа  стационар ҳолатга ўтиши юз беради ва стационар орбиталар ёки ҳолатлар мавжудлиги  ҳақидаги Бор назарияси  тажрибада тўла исботланган.

Борнинг иккинчи постулатига мувофиқ, эВ энергияни олиб ғалаёнланган симоб атоми яна қайтиб асосий ҳолатига ўтганида шу ҳолатлар энергиялари фарқига тенг миқдордаги энергияга мос частотали ( тўлқин узунликдаги) нурланиш чиқариши керак. Агар  эканлигини назарда тутсак,  ва  бу ультрабинафша нурланишга тўғри келишини топамиз. Тажриба ҳақиқатдан ҳам симоб атомининг  тўлқин узунликни ультрабинафша нур чиқишини аниқлади. Бу эса Борнинг иккинчи постулати ҳам тўғри эканлигининг исботидир.

Birikmalari
  • H2O - Suv
  • HN 3 - Amiak
  • HF - Vodorod ftorid
  • HCl - Vodorod xlorid
  • NaH - Natriy gidrid
  • MgH 2 - Magniy girid
  • KH - Kaliy girid
  • BaH 2 - Bariy gidrid
Atom tuzilishi
Batafsil
Loyiha "Yangi internet tashabbusi" tanlovi doirasida, O'zbeksiton Respublikasi
Axborot texnologiyalari va komunikatsiyalarini rivojlantirish Vazirligi va
UZINFOCOM Markazi ko'magi bilan ishga tushirilgan