Опыты Франка-Герца

Принцип соответствия Бора: выводы и результаты квантовой механики при больших квантовых числах должны соответствовать результатам классической физики.

Экспериментально постулаты Бора были подтверждены в опытах Франка и Герца, поставленных в 1913 году. В опытах пучок электронов, ускоряемых в электрическом поле, проходил через газ и электроны испытывали соударения с атомами газа.

Первые опыты были поставлены на парах ртути. В схеме: К - накаленный катод, С - сетка (электрод), А – анод, G - гальванометр.

Давление газа мм рт. ст.

Электроны, ускоренные электрическим полем между катодом и сеткой, соударяются с атомами ртути. Если поле мало, то соударения являются упругими, при которых энергия электронов не изменяется. При увеличении электрического поля возникают неупругие столкновения.

При этом, электроны теряют свою энергию, которая затрачивается, в соответствии с постулатами Бора на возбуждение атомов ртути. Теряя свою энергию, электроны пучка не могут преодолеть малого задерживающего поля между сеткой и анодом. Ток при этом резко уменьшается.

Третий постулат Бора также экспериментально подтвердился в опытах Франка и Герца. Пары ртути стали источником (вследствие возбуждения) ультрафиолетового излучения с длиной волны. Это можно объяснить переходом атомов ртути из возбужденного состояния в нормальное:

; ; ().

.

Теория Бора сыграла огромную роль в создании и развитии атомной физики, а также, частично, и молекулярной спектроскопии. Огромный экспериментальный материал с помощью теории Бора был систематизирован и сведен к закономерностям.

Однако теория Бора имела и свои недостатки. Наиболее серьезной задачей в теории Бора явилась абсолютная невозможность с ее помощью создать теорию атома гелия, содержащего ядро и два электрона. Стало ясным, что теория Бора, правильно объяснившая одни факты и не способная объяснить целый ряд других, является переходным этапом на пути создания последовательной теории атомных и ядерных явлений. Такой последовательной теорией явилась квантовая (волновая) теория.

Дата добавления: 2013-12-13