Franck–Hertz Deneyi
Isıtılan katottan çıkan elektronlar, katot ile ızgara arasındaki $U$ gerilimiyle hızlandırılır ve tüpteki gaz atomlarıyla çarpışır. Elektronun enerjisi atomun ilk uyarılma enerjisi $E_1$'den küçükse çarpışmalar esnektir (elektron neredeyse hiç enerji kaybetmez). Enerji $E_1$'e ulaşınca elektron esnek olmayan bir çarpışmayla $E_1$ kadar enerjiyi atoma verir. Izgara ile anot arasındaki küçük ters gerilim $U_r$, enerjisi $eU_r$'den az kalan elektronların anoda ulaşmasını engeller; bu yüzden anot akımı $I_A$ yaklaşık her $E_1/e$ voltta bir düşer.
$$\Delta U = U_{k+1} - U_k \approx \frac{E_1}{e},\qquad \lambda = \frac{hc}{E_1}$$Uyarılan atom temel duruma dönerken $\lambda = hc/E_1$ dalga boylu bir foton salar: civada 253.7 nm (morötesi). Neon tüpünde ise elektronların uyarma enerjisine ulaştığı bölgelerde turuncu ışıklı katmanlar görülür.
Neden minimumların yeri doğrudan E₁ vermez?
Katot ve ızgara malzemeleri farklı olduğundan bir temas potansiyeli $U_c$ oluşur; elektronların gerçekten kazandığı enerji $e(U - U_c)$'dir. Ayrıca elektron $E_1$'e ulaştıktan sonra çarpışana kadar bir ortalama serbest yol boyunca enerji kazanmaya devam eder. Bu iki etki minimumları kaydırır; bu yüzden $E_1$ ardışık minimumlar arasındaki farklardan bulunur.
Parametreler
Taramadan sonra I–U eğrisindeki minimumların yakınına tıklayın; program en yakın yerel minimumu bulur. En az üç minimum seçin.
Hesaplama
Bunu dene
1. Civa ile tam eğriyi çizdirin ve ardışık dört minimuma tıklayın. Ortalama aralık ve buna karşılık gelen foton dalga boyu nedir?
Açıklama
2. Fırın sıcaklığını 150 °C'den 200 °C'ye çıkarın. Eğrideki minimumlar nasıl değişiyor? Neden?
Açıklama
3. Neon seçip $U \approx 60$ V'ta tüpe bakın. Kaç ışıklı katman görüyorsunuz? Bunu $U$ ve uyarılma enerjisiyle nasıl ilişkilendirirsiniz?