Energías de excitación de los átomos derivadas de los datos del experimento de Frank-Hertz

Estoy analizando los datos experimentales obtenidos durante el experimento de Frank-Hertz (realizado con átomos de Hg):ingrese la descripción de la imagen aquí

Los valores de tensión de aceleración se multiplicaron por 0,1 durante la medición (es decir, el valor medio de las diferencias de energía no es 0,508 eV, sino 5,08 eV). El voltaje de salida se midió sobre la carga resistiva del ánodo, por lo tanto, es proporcional a la corriente del ánodo.

Los primeros cinco mínimos en el voltaje de salida (gráfico superior) tienen una diferencia de voltaje constante: este valor se usa para calcular la primera energía de excitación del átomo de Hg (gráfico inferior).

Sin embargo, se puede ver que el sexto mínimo tiene un mayor aumento en el voltaje de salida (gráfico superior: los primeros cinco picos de voltaje pueden ajustarse mediante un gráfico lineal, mientras que el sexto ya no se ajusta a este gráfico) y una compensación de voltaje más alta de los mínimos anteriores (gráfico inferior).

Pregunta 1: ¿El sexto mínimo corresponde a la excitación de Hg de orden superior, oa la ionización, o bien?

Pregunta 2: La curva está fijada en V o tu t = 5 V . ¿Hay un efecto físico que cause esto, o es solo el límite del equipo de medición, o de lo contrario?

Sus mínimos de voltaje están muy por debajo de la excitación normal de Franck-Hertz 4.9V Hg, que aparece en el extremo derecho de su gráfico. Por otro lado, su temperatura de vapor está por encima de lo normal, así que supongo que podría estar viendo transiciones en el Hg térmicamente excitado. Preguntas: 1) ¿Cuál es el potencial del ánodo en relación con la red? 2) Este experimento normalmente mide la corriente del ánodo. como esta tu V o tu t señal producida?
@ArtBrown, el X eje del gráfico debe multiplicarse por 10 para obtener la tensión de aceleración correcta (por lo tanto, los mínimos están separados por 5,08 V). El voltaje de salida se mide a través de la resistencia de carga del ánodo; es proporcional a la corriente del ánodo. Con respecto al voltaje de retardo, no sé cuál fue su valor durante el experimento.

Respuestas (1)

Los primeros cinco mínimos se ven bien (teniendo en cuenta el cambio de escala de los ejes). No sé qué está pasando con el último mínimo. ¿Qué tan reproducible es? Con la parte plana, está viendo recorte del amplificador y/o DAC, no un efecto físico en el tubo.

La temperatura del vapor está bien. 180 °C está en el rango de temperaturas que probó nuestro grupo (¡se volvió aburrido volver a ejecutar el experimento docenas de veces a diferentes temperaturas!) y no verá ningún efecto de excitación térmica interesante allí. Por otro lado, nuestro equipo no pudo ir más allá de un potencial de aceleración por encima de los 32 V, por lo que no vimos su sexto mínimo. Puede ser físico o puede ser un error, no lo sé.

Adjunto mi antigua lista de lecturas para el experimento de Franck-Hertz. Algunos de estos (particularmente el experimento original , ¡vale la pena leer sus conferencias Nobel!) Usaron equipos de laboratorio profesionales adecuados cuando no estaban preocupados por electrocutar a los estudiantes. Entonces, uno de estos documentos podría tener los datos con los que desea comparar.

Fletcher J. (1985). Desequilibrio en descargas de gases raros a baja presión. J. física. D: aplicación. física , 18 , 221 .

Franck, J. y Hertz, G. (1925). Conferencias Nobel de Física 1925. Física.

Gargioni, E. y Grosswendt, B. (1971). Secciones transversales de dispersión para cálculos de transporte de electrones en la materia. Physicalisch-Technischen Bundesanstalt. Búsqueda académica de Google .

Genolio, RJ (1973). Energía media de los electrones en un tubo de Franck-Hertz. Soy. J. física. , 41 , 288–290 .

Hanne, GF (1988). ¿Qué sucede realmente en el experimento de Franck-Hertz con mercurio? Soy. J. física. , 56 núm. 8, 696–700 . Obtenido de UMK .

Li, B., White, R. y Robson, R. (2002). Estructuras espacialmente periódicas en enjambres de electrones: ionización, efectos NDC y análisis multitérmino. J. física. D: aplicación. física , 35 , 2914 .

Liu, FH (1987). Experimento de Franck-Hertz con mediciones de niveles de excitación más altos. Soy. J. física. , 55 núm. 4, 366–369 .

McMahon, DRA (1983). Efectos de colisión electrón-átomo elástico en el experimento de Franck-Hertz. Soy. J. física. , 51 núm. 12, 1086 .

Nicoletopoulos, P. y Robson, R. (2008). Estructuras periódicas de electrones en gases: un modelo fluido del fenómeno de la "ventana". física Rev. Lett. , 100 núm. 12, 1-4 .

Nicoletopoulos, P. (2003). Secciones transversales elásticas analíticas para la dispersión de átomos de electrones a partir de perfiles de Fano generalizados de resonancias de formas de baja energía superpuestas. arXiv:física/0307081 [física.átomo-ph].

Rapior, G., Sengstock, K. y Baev, V. (2006). Nuevas características del experimento de Franck-Hertz. Soy. J. física. , 74 núm. 5, 423

Robson, RE, Li, B. y White, RD (2000). Estructuras espacialmente periódicas en enjambres de electrones y el experimento de Franck-Hertz. J. física. Murciélago. mol. Optar. física , 33 , 507–520 .

Sigeneger, F. y Winkler, R. (2003). Sobre la cinética del atrapamiento de electrones en el experimento de Franck-Hertz. XXVI Congreso Internacional de Fenómenos en Gases Ionizados. Greifswald, Alemania, 15-20 de julio de 2003.

Sigeneger, F., Winkler, R. y Robson, RE (2003). ¿Qué sucede realmente con el gas de electrones en el famoso experimento de Franck-Hertz? contribución Plasma. física , 43 núm. 3-4, 178-197 .

Energías de excitación de los átomos derivadas de los datos del experimento de Frank-Hertz
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v