Hertz
Páginas: 11 (2502 palabras)
Publicado: 27 de octubre de 2011
EXPERIMENTO DE FRANCK-HERTZ
Miguel Sánchez Islas. 4 de octubre de 2011
Resumen
Resumen En esta práctica se reprodujo el experimento de Franck-Hertz utilizando un bulbo con Mercurio (Hg), de donde se obtuvieron una serie de curvas de Intensidad (corriente en el ánodo)IA vs potencial acelerador las cuales al hacer el análisis se encontraron los siguientes resultados:
U2 ,
de
Seencontró que la energía para el primer estado excitado es de ∆E = 4.85857 − 0.03445 resulto ser constante al aumentar U2 .
+
+
4.86V . Esta energía
7mm Se pudo calcular el camino libre medio el cual fue de λ = 0.0493 (4.8975) = 0.035mm − 0.004Con ayuda de los mínimos en la curva de Frank Hertz ya que estos siguen un comportamiento lineal.
Ob jetivos.
Realizar el experimento de Franck-Hertzutilizando un bulbo con mercurio en su interior, para obtener los espectros de corriente en el anodo IA vs potencial acelerador U2. Medir el camino libre medio para los electrones.
Introducción.
Dispositivo de Franck-Hertz
En el experimento de Franck-Hertz se utiliza un bulbo con Mercurio en su interior como el mostrado en la. Este bulbo es calentado con el n de que la temperatura sea losu cientemente alta como para que el Mercurio se evapore. Además de esto, dentro del bulbo se utilizan tres potenciales:
Figura 1. Diagrama del tubo de Frank Hertz. Un potencial de arranque U1, el cual, debido al efecto termoiónico, desprende algunos electrones del metal del cátodo K Un potencial acelerador U2, que acelera a los electrones extradós logrando incluso que adquieran su cienteenergía como para producir colisiones inelásticas con los átomos del vapor de Hg dentro del bulbo, y en consecuencia, la excitación de ellos. 1
Un potencial de frenado U3, que disminuye la energía cinética de los electrones que logran llegar al ánodo después de las colisiones con los átomos de Mercurio. Los electrones que son captados en el ánodo A producen una corriente que es registrada por unelectrómetro.
Con guración electrónica del Hg y energía de excitación.
La con guración electrónica del mercurio es1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f 14 5s2 5p6 5d10 6s2 Así que los electrones que más fácilmente pueden experimentar transiciones entre niveles energéticos, o en particular, ser expulsados del átomo son los de la capa externa 6s, pues su energía de amarre es menor. Cuando loselectrones provenientes del cátodo colisionan inelásticamente y a bajas energías con el átomo de mercurio, alguno de los electrones de la capa externa de dicho átomo es excitado y las posibles transiciones son:
61 s0 → 63 p1 , que es la transición al triplete, que requiere la menor energía de excitaciónE = 4.86eV y es por
ello la transición más probable
61 s0 → 61 p1 , que es la transición alsingulete, que requiere una energía E = 6.67eV y por eso es menos probable
Transiciones de mayor energía, en particular la ionización del átomo, que requiere una energía de al menos E = 10.38eV y es aún menos probable si los electrones provenientes del cátodo poseen bajas energías.
Figura2. Transiciones del átomo de mercurio con sus respectivas energías de transición, entre estados tripletesy singulete.
Colisiones de los termoelectrones con los átomos de Hg
Si uno de los electrones desprendido del cátodo es acelerado hasta energíasEk < 4 : 86eV , las colisiones con los átomos de Hg serán elásticas, en las que el cambio de energía cinética del electrón es:
m Ek = 4( mee M )Ek ≈ 4( me )Ek ≈ 5x106 Ek +M M
Donde M y me son las masas del átomo de mercurio y del electrónrespectivamente. Si la energía del electrón esEk 4.86eV puede ocurrir un choque inelástico, en el cual toda o gran parte de la energía es transferida al átomo de Hg, excitando uno de sus propios electrones del estado base (con energía E0 ) al primer estado excitado (con energía E1 ):
∆E = E1 − E0 = U2 e
Debido a esto es que los espectros poseen la forma tan característica, en la que se observan...
Miguel Sánchez Islas. 4 de octubre de 2011
Resumen
Resumen En esta práctica se reprodujo el experimento de Franck-Hertz utilizando un bulbo con Mercurio (Hg), de donde se obtuvieron una serie de curvas de Intensidad (corriente en el ánodo)IA vs potencial acelerador las cuales al hacer el análisis se encontraron los siguientes resultados:
U2 ,
de
Seencontró que la energía para el primer estado excitado es de ∆E = 4.85857 − 0.03445 resulto ser constante al aumentar U2 .
+
+
4.86V . Esta energía
7mm Se pudo calcular el camino libre medio el cual fue de λ = 0.0493 (4.8975) = 0.035mm − 0.004Con ayuda de los mínimos en la curva de Frank Hertz ya que estos siguen un comportamiento lineal.
Ob jetivos.
Realizar el experimento de Franck-Hertzutilizando un bulbo con mercurio en su interior, para obtener los espectros de corriente en el anodo IA vs potencial acelerador U2. Medir el camino libre medio para los electrones.
Introducción.
Dispositivo de Franck-Hertz
En el experimento de Franck-Hertz se utiliza un bulbo con Mercurio en su interior como el mostrado en la. Este bulbo es calentado con el n de que la temperatura sea losu cientemente alta como para que el Mercurio se evapore. Además de esto, dentro del bulbo se utilizan tres potenciales:
Figura 1. Diagrama del tubo de Frank Hertz. Un potencial de arranque U1, el cual, debido al efecto termoiónico, desprende algunos electrones del metal del cátodo K Un potencial acelerador U2, que acelera a los electrones extradós logrando incluso que adquieran su cienteenergía como para producir colisiones inelásticas con los átomos del vapor de Hg dentro del bulbo, y en consecuencia, la excitación de ellos. 1
Un potencial de frenado U3, que disminuye la energía cinética de los electrones que logran llegar al ánodo después de las colisiones con los átomos de Mercurio. Los electrones que son captados en el ánodo A producen una corriente que es registrada por unelectrómetro.
Con guración electrónica del Hg y energía de excitación.
La con guración electrónica del mercurio es1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f 14 5s2 5p6 5d10 6s2 Así que los electrones que más fácilmente pueden experimentar transiciones entre niveles energéticos, o en particular, ser expulsados del átomo son los de la capa externa 6s, pues su energía de amarre es menor. Cuando loselectrones provenientes del cátodo colisionan inelásticamente y a bajas energías con el átomo de mercurio, alguno de los electrones de la capa externa de dicho átomo es excitado y las posibles transiciones son:
61 s0 → 63 p1 , que es la transición al triplete, que requiere la menor energía de excitaciónE = 4.86eV y es por
ello la transición más probable
61 s0 → 61 p1 , que es la transición alsingulete, que requiere una energía E = 6.67eV y por eso es menos probable
Transiciones de mayor energía, en particular la ionización del átomo, que requiere una energía de al menos E = 10.38eV y es aún menos probable si los electrones provenientes del cátodo poseen bajas energías.
Figura2. Transiciones del átomo de mercurio con sus respectivas energías de transición, entre estados tripletesy singulete.
Colisiones de los termoelectrones con los átomos de Hg
Si uno de los electrones desprendido del cátodo es acelerado hasta energíasEk < 4 : 86eV , las colisiones con los átomos de Hg serán elásticas, en las que el cambio de energía cinética del electrón es:
m Ek = 4( mee M )Ek ≈ 4( me )Ek ≈ 5x106 Ek +M M
Donde M y me son las masas del átomo de mercurio y del electrónrespectivamente. Si la energía del electrón esEk 4.86eV puede ocurrir un choque inelástico, en el cual toda o gran parte de la energía es transferida al átomo de Hg, excitando uno de sus propios electrones del estado base (con energía E0 ) al primer estado excitado (con energía E1 ):
∆E = E1 − E0 = U2 e
Debido a esto es que los espectros poseen la forma tan característica, en la que se observan...
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