Experimento franck hertz

Instituto de Física da UFBA
Departamento de Física do Estado Sólido
Disciplina: Estrutura da Matéria I (Fis101)

O EXPERIMENTO DE FRANCK-HERTZ

1. Introdução
A teoria de Bohr para o átomo de hidrogênio, desenvolvida entre 1912 e 1913, obteve enorme sucesso, pois conseguiu explicar de forma convincente os espectros de raias e, mais particularmente, as séries espectrais do hidrogênio. Um conceito fundamental por ele introduzido é que as transferências de energia, seja na geração de um fóton, seja na absorção de radiação (levando o átomo para um estado excitado superior) se dá de maneira quantizada.
Em 1914 James Franck e Gustav Hertz realizam um experimento que não só comprova as idéias de Bohr, mas também mostra que as transferências de energia por colisão se dão de forma quantizada.
Uma típica válvula de Franck-Hertz é mostrada ao lado. Nela, o catodo é aquecido ao submetê-lo a uma tensão (em nosso experimento ela é de 6,3 V) e nesse processo forma-se uma nuvem eletrônica em

anodo

seu redor. Se a grade for colocada em um potencial positivo
(denominado de potencial de excitação), os elétrons irão ser acelerados em sua direção e alguns deles passam por ela, sendo

grade

recolhidos no anodo. Contudo, se o anodo for colocado em um potencial negativo (chamado de potencia de retardo), apenas os elétrons que tiverem energia maior que este potencial irão atingir a placa. catodo

O interior da válvula é preenchido com gás de mercúrio e os átomos deste gás se chocam com os elétrons acelerados a partir do catodo. Em geral esses choques são elásticos, de forma que não ocorrem transferências de energia.
Contudo em determinados valores bem específicos de energia dos elétrons os choques são inelásticos e há então transferência de energia para os átomos de Hg. Sob o ponto de vista quântico, essa transferência de energia corresponde à transição entre níveis de energia do Hg, mais especificamente do estado fundamental ao primeiro estado