Experimento de Franck–Hertz – excitación, emisión e ionización

Qué muestra

En 1914, Franck y Hertz lanzaron electrones a través de vapor de mercurio. La corriente del colector sube con el voltaje y baja cada vez que los electrones han ganado unos 4,9 eV, porque el átomo acepta exactamente esa energía y no menos. Los escalones iguales entre máximos muestran que los átomos tienen niveles de energía separados. El átomo excitado devuelve la energía como un fotón ultravioleta cercano a 254 nm. Un tubo fluorescente usa los mismos choques, con un recubrimiento que convierte el UV en luz visible. El modelo da una separación igual y su escala de corriente es ilustrativa.

Cómo usarla

En Tubo, pulsa Barrer para trazar la corriente frente al voltaje. Arrastra sobre la gráfica, o usa Voltaje de aceleración, hasta llegar a un máximo y pulsa Marcar máximo. Marca al menos tres y lee la separación media. Cambia Temperatura del horno, Voltaje de frenado o Gas y vuelve a barrer. En Átomo y electrón, ajusta Energía del electrón y pulsa Disparar electrón. En Tubo fluorescente, elige un Recubrimiento, ajusta Energía del electrón al chocar y pulsa Registrar datos.

Parámetros que puedes cambiar

• Pantalla Tubo, Átomo y electrón, Tubo fluorescente
• Gas Mercurio, Neón
• Voltaje de aceleración 0–80 V
• Temperatura del horno 100–200 °C
• Voltaje de frenado 0–3 V

Preguntas para explorar

1. ¿Qué separación mides entre los máximos del mercurio y qué longitud de onda de fotón da esa energía?
2. ¿Cómo cambia la curva al enfriar el horno a 110 °C y por qué sube entonces la corriente?
3. ¿Qué parte de la energía de un fotón UV queda en luz visible con cada recubrimiento y adónde va el resto?