Experimento de Franck–Hertz – excitação, emissão e ionização

O que mostra

Em 1914, Franck e Hertz lançaram elétrons através de vapor de mercúrio. A corrente no coletor sobe com a tensão e cai cada vez que os elétrons ganham cerca de 4,9 eV, pois o átomo aceita exatamente essa energia e não menos. Degraus iguais entre os máximos mostram que os átomos têm níveis de energia separados. O átomo excitado devolve a energia como um fóton ultravioleta perto de 254 nm. Uma lâmpada fluorescente usa as mesmas colisões, com um revestimento que transforma o UV em luz visível. O modelo dá espaçamento igual, e sua escala de corrente é ilustrativa.

Como usar

Em Tubo, clique em Varrer para traçar a corrente em função da tensão. Arraste no gráfico, ou use Tensão de aceleração, até um máximo e clique em Marcar máximo. Marque pelo menos três e leia o espaçamento médio. Mude Temperatura do forno, Tensão de retardo ou Gás e varra de novo. Em Átomo e elétron, ajuste Energia do elétron e clique em Disparar elétron. Em Lâmpada fluorescente, escolha um Revestimento, ajuste Energia do elétron na colisão e clique em Registrar dados.

Parâmetros que você pode mudar

• Tela Tubo, Átomo e elétron, Lâmpada fluorescente
• Gás Mercúrio, Neônio
• Tensão de aceleração 0–80 V
• Temperatura do forno 100–200 °C
• Tensão de retardo 0–3 V

Perguntas para explorar

1. Que espaçamento você mede entre os máximos do mercúrio, e que comprimento de onda de fóton essa energia dá?
2. Como a curva muda ao esfriar o forno a 110 °C, e por que a corrente sobe então?
3. Que parte da energia de um fóton UV fica na luz visível com cada revestimento, e para onde vai o resto?