FRANK-HERCOV OGLED

Pojava Borove teorije podstakla je veliki broj naučnika da eksperimentima proveraju njenu tačnost, kao i tačnost osnovnih postavki kvantne fizike. Tako su Frank i Herc (1913.) uspeli da eksperimentalno potvrde postojanje kvanta energije. Njihov eksperiment se smatra konačnom potvrdom da kvanti zaista postoje u stvarnosti.

Šema ogleda: 

U staklenoj cevi, koja je napunjena razređenom živinom parom pod malim pritiskom, nalaze se tri elektrode (katoda K, rešetka R i anoda A). Usijana katoda emituje elektrone, koji se ubrzavaju u električnom polju između anode i rešetke. Rastojanje između rešetke i anode je veoma malo, manje od slobodnog puta elektrona, pa u tom prostoru ne dolazi do sudara elektrona sa atomima žive.

Rešetka je malo pozitivnija u odnosu na anodu (potencijalna razlika iznosi +0,5V). Rešetka je predviđena da zadržava elektrone, koji su skoro sasvim izgubili svoju energiju prilikom neelastičnih sudara.

Povećavanjem napona između rešetke i katode elektroni će dobijati sve veću brzinu, pa jačina električne struje (koju pokazuje galvanometar) raste. Ovo se događa dok se napon povećava od 0 do 4,9V. Ali pri naponu od 4,9V jačina struje naglo opadne, da bi ponovo rasla do napona od 9,8V, kada opet nastaje nagli pad i ponovni porast do 14,7V. Kriva se sastoji od niza oštrih maksimuma koji su međusobno udaljeni za 4,9V.

Sve dok energija elektrona ne dostigne 4,9V elektroni se elastično sudaraju sa atomima žive. Pošto elektroni ne prenose svoju energiju na atome žive, imaju dovoljno energije da prođu kroz rešetku. Elektroni dolaze do anode i jačina električne struje raste sa uvećanjem napona. Pri naponu od 4,9V sudari postaju neelastični i pri tome elektroni predaju svu svoju energiju atomima žive, koji pri tome prelazi u drugo stacionarno stanje sa većom energijom. Ovi elektroni ne stižu do anode, jer ih zadržava rešetka (naelektrisana do +0,5V u odnosu na anodu) i jačina struje naglo pada. Do anode dolaze samo elektroni koji se nisu neelastično sudarili. 

Ako energija elektrona znatno prelazi 4,9V, tada elektroni, iako izgube deo svoje energije, pri neelastičnim sudarima, zadražavaju dovoljno energije da stignu do anode i struja ponovo počinje da raste. 

Na osnovu ovoga možemo da zaključimo da energija 4,9eV ima neko posebno značenje za živine atome. Oni ne mogu da preuzimaju manju energiju, ni neke proizvoljne vrednosti energije, već samo celobrojni umnožak vrednosti 4,9eV. Na taj način atomi žive prelaze u pobuđeno stanje. Što je saglasno sa Borovom teorijom o stacionarnim orbitama elektrona i Plankovom teorijom o kvantu energije.

Vrednosti napona pri kojima se dešavaju isti efekti za neke druge materijale:

-          kalijum           - 1,63V

-          natrijum         - 2,12V

-          helijum          - 21V