مشاوره رایگان تحصیلی
منو

آزمایش فرانک - هرتز

: آزمايش فرانك - هرتز :

آزمايش فرانك - هرتز

بر اساس نظريه مكانيك كوانتومي مي‌دانيم كه دستگاههاي اتمي مانند اتم هيدروژن كوانتيده‌اند و انرژي‌هاي مجاز گسسته‌اند بنابراين يك فوتون با انرژي h) hv ثابت پلانك و v فركانس نور است) تنها در صورتي مي تواند توسط اتم جذب شود كه انرژي آن با اختلاف انرژي بين دو حالت مجاز در ساختمان اتم برابر باشد. ممكن است اين سوال در ذهن ايجاد شود كه آيا مي‌توان انرژي يك دستگاه كوانتيده را از طريق برخورد با ذرات ديگر، مانند الكترون نيز تغيير داد. آزمايش فرانك - هرتز در مقام پاسخ گفتن به اين سوال طراحي و اجرا شده است.

تاريخچه

براي نخستين بار در سال 1914 آزمايش فرانك و هرتز نشان داد كه بر انگيختگي انتها توسط بمباران ذره‌اي امكان‌پذير است و كوانتش انرژي بر اين فرآيند نيز حاكم است.

آزمايش فرانك هرتز در مورد اتم هيدروژن

فرض كنيد اتمهاي هيدروژن ، در حالت پايه ، توسط يك باريكه انرژي از الكترونهايي كه انرژي جنبشي آنها از 10.2 الكترون ولت (انرژي برانگيختگي اولين حالت برانگيخته هيدروژن) كمتر است بمباران شوند. چون اتم هيدروژن در حالت پايه نمي‌تواند انرژي خود را كمتر از اين تعداد افزيش دهد الكترونها با اتمهاي هيدروژن بطور كاملا كشسان برخورد مي‌كنند (برخورد كشسان) و انرژي جنبشي كل ذرات خروجي در اين برخورد، با انرژي جنبشي كل ذرات ورودي كاملا برابر است.

از طرف ديگر، الكترونهاي تك انرژي كه انرژي جنبشي آنها دقيقا برابر با 10.2 الكترون ولت است با اتمهاي هيدروژن در حالت پايه برخورد مي‌كنند و اين برخورد مي‌تواند غير كشسان باشد. در اين حالت با تبديل انرژي جنبشي اوليه الكترون به انرژي داخلي اتم هيدروژن ، اين اتم يك گذار به ترازهاي بالا ، از حالت پايه به اولين حالت برانگيخته ، انجام مي‌دهد. اتمهايي كه به اين طريق به يك حالت برانگيخته مي‌رسند پس از آن مي‌توانند با گسيل يك فوتون با انرژي 10.2 الكترون ولت ، به حالت پايه واپاشيده شوند.

اگر الكترونهاي بمباران كننده داراي انرژي جنبشي بيشتر از 10.2 الكترون ولت باشند، نيز برخورد كشسان خواهد بود، فقط مقدار 10.2 الكترون ولت به انرژي داخلي برانگيختگي اتم تبديل خواهد شد. انرژي جنبشي باقيمانده به صورت انژي جنبشي الكترون خروجي ظاهر مي‌شود. با افزايش باز هم بيشتر انرژي ذرات بمباران كننده ، اتمها مي‌توانند به دومين حالت برانگيخته و به حالتهاي بالاتر برسند. در هر كدام از اين برخوردهاي غير كشسان ، اتم فقط آن انرژي را كه باعث گذار از يك تراز انرژي كوانتيده به تراز بالاتر خواهد شد، جذب مي‌كند و مازاد انرژي بصورت انرژي جنبشي الكترون خروجي خواهد بود.

آزمايش فرانك - هرتز با بخار جيوه

در آزمايش اوليه فرانك - هرتز الكترونها وادار به برخورد با اتمهاي بخار جيوه شدند، طول موج تابش متناظر با گذار بين حالت پايه و اولين حالت برانگيخته جيوه برابر 2536 آنگستروم است. انرژي معادل با آن برابر با 21.88 الكترون ولت است. فرانك و هرتز دريافتند كه الكترونهايي با اين حداقل انرژي جنبشي براي توليد برانگيختگي در اتمهاي جيوه مورد نياز هستند. اين مطلب از اين حقيقت استنباط شد كه وقتي انرژي الكترونها از 4.88 الكترون ولت كمتر بود، برخوردها كاملا كشسان بودند، ولي وقتي كه انرژي آنها بيشتر بود تعدادي برخورد غير كشسان رخ مي‌داد. در همان زمان معلوم شد كه اگر ، و فقط اگر ، الكترونهايي با حداقل انرژي برانگيختگي 4.88 الكترون ولت با اتمهاي جيوه برخورد كنند، اتمهاي جيوه تابش 2536 آنگسترومي گسيل مي‌كنند.

اهميت تاريخي آزمايش فرانك - هرتز

اهميت تاريخي آزمايش فرانك - هرتز در اين است كه ، اين آزمايش نشان داد كه دستگاههاي اتمي كوانتيده‌اند و اين موضوع ، نه فقط در جذب و گسيل فوتون ، بلكه در بمباران ذره‌اي نيز نمايان شد. در عمل مي‌توان برخوردهاي غير كشسان الكترونها را از طريق اندازه گيري جريان الكتريكي ناشي از حركت الكترونها در يك گاز مولكولي مشاهده كرد.

روشهاي ديگر براي آزمايش فرانك - هرتز

روش ساده‌تر و متداولتري براي انگيختن اتمها توسط فرانك - هرتز پيشنهاد شد. در اين روش از تخليه الكتريكي توسط يك ميدان الكتريكي خارجي استفاده مي‌شود كه در آن الكترونها و يونها شتاب مي‌گيرند و انرژي جنبشي خيلي بالا كسب مي‌كنند. اين روش در عمل ، با اعمال يك اختلاف پتانسيل الكتريكي بين دو الكترود واقع در يك اتاقك شيشه‌اي محتوي گاز انجام مي‌شود. از اينرو با برانگيختگي گرمايي و برانگيختگي الكتريكي طيفهاي گسيلي توليد مي‌شود.

منبع : دانشنامه رشد




www.HUPAA.com
محک
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● تحصیل در کانادا
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
سگال - موسسه خیریه حمایت از کودکان فلج مغزی
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
دانشجویان فوتونیک و مهندسی اپتیک و لیزر خود را معرفی کنید (27 پاسخ)
چرا دو خط موازی به هم میرسند؟ (18 پاسخ)
کاربرد پلاسما بین دو میدان الکتریکی (0 پاسخ)
درخواست پیشنهادات شما در مورد بدست آوردن مقدار زیادی الکترون (2 پاسخ)
بازتاب نور و طیف رادیویی (1 پاسخ)
ماشين زمان كي ساخته مي شود؟ (73 پاسخ)
با بازگشت به گذشته اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مردود می شود (7 پاسخ)
بيگانه ها (12 پاسخ)
تفاوت جریان فوکو و ادی (2 پاسخ)
هم ارزی فرم موج ساده (11 پاسخ)
گرافین (0 پاسخ)
راکتور هسته ای چگونه کار می کند؟ (2 پاسخ)
ترازوی پیچشی (6 پاسخ)
برانگیخته شدن الکترون (2 پاسخ)
چرا پروتون، الکترون را جذب می‌کند؟ (2 پاسخ)
خم کردن پرتو نور (14 پاسخ)
طناب آویزان از دو نقطه (6 پاسخ)
راه حلی آسان برای یافتن اعداد اول (12 پاسخ)
راز آهنربا (0 پاسخ)
اثبات متوازی (1 پاسخ)
گالری عکس آسمان (646 پاسخ)
درخواست مشاوره از دوستانی که فیزیک خوندن (52 پاسخ)
بهترین روش ذخیره انرژی چیست؟ (10 پاسخ)
آهنگ لحظه ای تغییر چیست؟ (7 پاسخ)
سوال در مورد ترانس افزاینده ولتاژ (1 پاسخ)
نظریه گرانش حرکتی (46 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار فيزيك... (81 پاسخ)
فضای دوگان چیست؟ (0 پاسخ)
زمان و اتم (1 پاسخ)
حرکت ذره باردار در میدان الکتریکی و مغناطیسی ثابت (7 پاسخ)
حرکت بر اساس خمش فضازمان (1 پاسخ)
محاسبه خط ترمز خودرو (19 پاسخ)
نیمه رسانا (10 پاسخ)
قطار انیشتین (19 پاسخ)
ردیف هفتم جدول تناوبی تکمیل شد (2 پاسخ)
فرمول طلایی (0 پاسخ)
اندازه حرکت، انرژی (3 پاسخ)
دافعه قطب های آهنربا (2 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (16 پاسخ)
ممان الکتریکی و مغناطیسی (4 پاسخ)
پرواز بر روی ماه (10 پاسخ)
پرسشهایی درباره ی بالن ها (13 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (984 پاسخ)
مسئله ی سیملوله (5 پاسخ)
خطوط میدان الکتریکی (4 پاسخ)
پذیرش برای دوره کارشناسی در رشته فیزیک (1 پاسخ)
سوال در مورد جریان الکتریکی (5 پاسخ)
اتصال کوتاه خروجی های ژنراتور، روتور (3 پاسخ)
نظریه ی غلظت (68 پاسخ)
زمین تخت گرایان (168 پاسخ)
منظور معادله E=mc2 چیه؟! (1 پاسخ)
جزئیات الکترون و ... (8 پاسخ)
فنر در میدان الکتریکی (سوالی نسبیتی) (4 پاسخ)
شروع یادگیری فیزیک برای علاقه مندان (28 پاسخ)
فرق ایزوتوپ پایدار و ایزوتوپ ناپایدار چیست؟ (6 پاسخ)
آموزش فرمول نویسی در هوپا با Mathjax (1 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (27 پاسخ)
روش دقیق بدست آوردن ثابت هابل (7 پاسخ)
پارادوکس فوتو الکتریک (23 پاسخ)
تصاویر نجومی (2000 پاسخ)
مقالات فیزیک
چگونه اعتیاد را ترک کنیم؟
توانایی خارق‌العاده‌ی مبتلایان به اوتیسم
رصد سیاهچاله‌ای در حال بلعیدن ستاره‌ای نوترونی
زمین‌شناسان معمای عجیب ماچو‌پیچو را حل کردند
میکروب‌ها مریخ را قابل سکونت می‌کنند
روشی خوشمزه برای لاغر شدن
رابطه‌ی عاطفی گربه‌های خانگی با صاحبانشان چگونه است؟
چطور از شر جوش سرسیاه خلاص شویم؟
آیا ناهید در گذشته قابل سکونت بوده است؟
نانولیزرها چگونه به درمان بیماری‌ها کمک می‌کنند؟
چرا بدن ما به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم شده است؟
روش درست شستن دست‌‌ها
چرا بچه‌ها به همه چیز توجه می‌کنند؟
اثر کوکائین بر روی مغز چیست؟
گونه‌ای ناشناخته از کوسه‌ها کشف شد!
چگونه احساس خواب آلودگی را از بین ببریم؟
زنگ خطر برای گرینلند به صدا در آمد!
آیا دوران کچل شدن مردان به پایان رسیده است؟
روش تزریقی جدید، برای درمان اچ‌آی‌وی
چطور می‌‌توانیم ‌از روزی که بیمار هستیم لذت‌ ببریم؟
ماده‌ی معدنی جدیدی درون الماس کشف شد
پژوهش‌هایی بر روی جنین ترکیبی انسان و حیوان
قرار گرفتن در معرض پرتوهای کیهانی چه عواقبی دارد؟
چطور با کودکان به سفرهای طولانی برویم؟
چگونه درد را در پوست خود احساس می‌کنیم؟
روده و مغز باعث پُرخوری و چاقی شما می‌شوند
سنتز نوع جدیدی از مولکول کربن
چطور یک مادر خوب باشیم؟
قدمت استفاده از ابزار سنگی ۱۰هزار سال جابه‌جا شد!
ستاره‌ها در کجای جهان اولیه متولد شدند؟
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
چگونه برای دیگران جذاب باشیم؟ (0+)
دستگاهی که از تاریکی برق تولید می‌کند (0+)
این حباب‌ها در مرکز کهکشان راه‌شیری چه می‌کنند؟ (0+)
چگونه همیشه شاد باشیم؟ (0+)
ابرهای عجیب بر فراز سیاره‌ی ناهید (0+)
اجداد انسان دوره‌ی شیردهی طولانی‌تری داشته‌اند (0+)
نقش انسان‌ها در تغییر آناتومی مغز سگ‌ها (0+)
کشف دو گونه سمندر غول‌پیکر (0+)
کشف سنگین‌ترین ستاره‌ی نوترونی (0+)
دانشمند ایرانی مضرات آنتی‌بیوتیک‌ها برای قلب را شرح می‌دهد (0+)
چطور از دردهای انقباضی دوران قاعدگی خلاص شویم؟ (0+)
آیا قرار است پلوتو به جمع سیاره‌ها باز گردد؟‎ (0+)
نوع‌دوستی اقیانوس‌ها، زمین را نجات خواهد داد؟ (0+)
کشفی برای غلبه بر سرماخوردگی (0+)
چطور یک فرزند خوب پرورش دهیم؟ (0+)
ادامه ...