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
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● 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 :
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
طولِ موجِ پرتوی بازتابی از آینه ی شتابدار (سوالی نسبیتی) (85 پاسخ)
کتاب ماجراجویی های فیزیکدان قرن بیستم (4 پاسخ)
درخواست مشاوره از دوستانی که فیزیک خوندن (50 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (15 پاسخ)
درخواست معرفی منابع آموزشی جهت یادگیری برخی محاسبات (5 پاسخ)
مرز فیزیک کوانتوم کجاست؟ (12 پاسخ)
محاسبه طول یک رول کاغذ به ضخامت و شعاع مشخص (1 پاسخ)
فاصله ی بین نقاطِ شتابدار از دیدِ ناظران لَخت (سوالی نسبیتی) (79 پاسخ)
نوسانات کوانتومی (6 پاسخ)
سوال درباره حرکت نسبیتی (14 پاسخ)
سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور (7 پاسخ)
نظر غالب در رابطه با انبساط کیهان چیست؟ (0 پاسخ)
نظریه گرانش حرکتی و اثبات کامل آن بر اساس نظریه نسبیت عمومی (9 پاسخ)
گالری عکس آسمان (645 پاسخ)
ضرایب پتانسیل (3 پاسخ)
روش فدیف (انجام محاسبات چند جسمی) (0 پاسخ)
آیا زمان بردار است؟ (چون جهت دارد: از گذشته رو به آینده) (19 پاسخ)
نگاهی نو به زمان (33 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (26 پاسخ)
توضیح چرایی انحراف جزئی سیاره عطارد از مدار خودش (3 پاسخ)
پیش بینی آینده ساختار کیهان بر اساس نظریه گرانش حرکتی (1 پاسخ)
نیروی الکتروگراویتی (3 پاسخ)
علت چرخش الکترون چیست؟ (13 پاسخ)
ساده ترین بیان برای منشاء گرانش (18 پاسخ)
پیش بینی چرخش خودکار کهکشان ها (0 پاسخ)
معرفی سه ساختار اصلی برای پایداری کهکشان ها (0 پاسخ)
توضیح کامل درباره ماهیت ماده تاریک بر اساس نظریه گرانش حرکتی (0 پاسخ)
توضیح کامل درباره ماهیت انرژی تاریک بر اساس نظریه گرانش حرکت (0 پاسخ)
کتاب فیزیک آینده (2 پاسخ)
جنس ذره برخورد کننده (5 پاسخ)
وجود قید در ترکیب (7 پاسخ)
چرخش به دور درخت با سرعت نور (18 پاسخ)
نیروی گرانش از کجا پدید می آید منشا آن چیست؟ (40 پاسخ)
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (225 پاسخ)
زمین تخت گرایان (138 پاسخ)
علیت (16 پاسخ)
فعالیت نوری (2 پاسخ)
منظور هاوكينگ از به وجود آمدن جهان از هیچ چیست؟ (15 پاسخ)
زمان در مکانیک کوانتومی (3 پاسخ)
مدار RLC (1 پاسخ)
نور و میدان مغناطیسی (1 پاسخ)
تعریف فاصله در نسبیت و سازگاری نسبیت عام با مکانیک نیوتونی (20 پاسخ)
پایان نظریۀ نسبیت اینشین به تمام جهان اعلام می شود (10 پاسخ)
کهن‌ترین مولکول کیهان در فضا کشف شد! (0 پاسخ)
پایان نسبیت اینشتین با حل دقیق معادلات خود او ( فیزیک مطلق) (29 پاسخ)
اثبات حیرت آور فیزیک مطلق بر اثر سیارات روی سینگال های زمینی (17 پاسخ)
انفجار فیزیک توسط عدم برابری بار الکتریکی الکترون و پروتون (5 پاسخ)
نانوتکنولوژی و کاربردهای آن (1 پاسخ)
نسبیت، انرژی و ماده (2 پاسخ)
قانون فاراده (1 پاسخ)
هسته درونی عطارد جامد است (0 پاسخ)
آیا عینک‌های فوتوکرومیک هم جزو مواد هوشمند هستند؟ (0 پاسخ)
نسبیت در سرعت زاویه ای (6 پاسخ)
حرکت ذره باردار در دو میدان (4 پاسخ)
نخستین مریخ‌لرزه ثبت شد! (0 پاسخ)
بسط تیلور (6 پاسخ)
مشکل دهم ثانیه تایمر (15 پاسخ)
انتقال الکترون در جریان الکتریکی (2 پاسخ)
ساخت اولین قلب با چاپگر سه‌بعدی و رگ و پی انسانی (0 پاسخ)
آيا آهنربا ميدان خودرا از دست ميده؟ (36 پاسخ)
مقالات فیزیک
جاسوسی از یخچال‌های طبیعی هیمالیا
احتمال برگرداندن چه‌جور کیف‌پول گم‌شده‌ای بیشتر است؟
اسرار زندگی کروکودیل‌های باستانی فاش شد
کشف منشاء یک انفجار رادیویی
معجزه‌ی هوش‌مصنوعی در بخش پزشکی
شناسایی سلولی ضدآلرژی
چگونه یک سیاره متولد می‌شود؟
درمانی سریع برای اضافه وزن شدید
حافظه‌ی کامپیوترهای آینده را بشناسیم!
میکروب‌هایی که داروهای ما را می‌خورند
شگفتیِ انفجارهای گاما
در مرکز کهکشان راه‌شیری چه خبر است؟
حفره‌های اسرارآمیز دریای جنوبگان
گونه‌های مختلف نهنگ با هم جفتگیری می‌کنند!
نگاهی به اعماق کهکشانی از خوشه‌ی سنبله
آغاز عصر جدید زمین‌شناسی
حلقه‌های اسرارآمیز سیاره‌ی اورانوس
بگذارید بچه‌ها خاک بازی کنند!
مسابقه‌ی علمی شماره‌ی سی و یک
کشف کرمی که سنگ‌ می‌خورد!
دلیلی برای خشکی سرخرگ‌ها
ابرهای مریخ چگونه به‌وجود می‌آیند؟
رابطه‌ی رشد جنگل‌ها و تغییرات اقلیمی
این کهکشان بیضوی، مملو از ماده‌ی تاریک است
ساخت یخچال‌هایی در مقیاس کوانتومی
نظریه‌ای که نگاه ما به ماده‌ی تاریک را تغییر داد
ضرورت بازگشت انسان به ماه
دلیل انقراض گونه‌ای غول‌پیکر
زنان باکتری‌های بیشتری دارند یا مردان؟
در جستجوی حیات فرازمینی
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
قطب شمال اسرارآمیز مریخ (0+)
قدیمی‌ترین سلول‌های بدن انسان (0+)
ارتباط آلزایمر و بالا بودن کلسترول (0+)
تاثیر روانی انسان‌ها بر سگ‌های‌شان (0+)
کهکشانی مارپیچی و ابرنواخترهایش (0+)
کشف دو گونه‌ی جدید از دایناسورها (0+)
مسابقه‌ی علمی شماره‌ی بیست و نه (0+)
چرا دندان‌های این ماهی شفاف است؟ (0+)
محل اصابت شهاب‌سنگ در اسکاتلند (0+)
منشاء شیشه‌های باستانی چیست؟ (0+)
تاثیر مخرب کم‌خوابی بر بدن (0+)
سیبری سکونت‌گاهی خوش آب‌وهوا خواهد شد (0+)
آشکارسازی مرز پلاسمای کیهانی (0+)
ابتدا سیاه‌چاله‌ها بوده‌اند یا کهکشان‌ها؟ (0+)
گوشتخوارترین گیاه جهان (0+)
ادامه ...