Frank gers tajribasi



Asosiy maʼlumotlar. Frank va Gers tajribasi
Frank va Gers tomonidan 1913-yilda oʻtkazilgan tajribalar atom holatlarining diskret ekanligini tasdiqladi. Elektron bilan atom orasidagi noelastik toʻqnashuvlarda elektron o‘z energiyasini atomga beradi. Elektron istalgan qiymatdagi kinetik energiyaga ega boʻlishi mumkin. Agar atomning ichki energiyasi ham uzluksiz oʻzgarsa edi, atom elektron bilan noelastik toʻqnashganda atom elektrondan istalgan qiymatdagi energiyani qabul qilar edi. Lekin tajribada bunday hol kuzatilmadi. Tajribalar atom elektron bilan noelastik to‘qnashganda, atom elektrondan faqat aniq bir qiymatdagi energiyanigina qabul qila olishini koʻrsatdi. Atom qabul qilgan bu energiya qiymati atomning ikki statsionar holatlari energiyalari farqiga teng boʻladi. Demak, elektron bilan atom orasidagi noelastik toʻqnashuvlarda elektron atomga energiyaning faqat aniq bir qiymatdagi energiyanigina bera oladi. Elektronning atomga bergan energiyasi miqdorini oʻlchab, bu energiya ikki statsionar holatlar energiyalari farqiga teng ekanligini aniqlash mumkin. Frank va Gers tajribasining gʻoyasi ham shundan iborat edi.

Tajriba sxemasi. 
Tajriba qurilmalarining sxemasi 1-rasmda keltirilgan.

Bosimi 1 mm simob ustuniga (~130 Pa) teng boʻlgan simob bugʻ bilan toʻldirilgan trubka ichiga katod (K), toʻr (A) va anod vazifasini bajaradigan (B) plastinka joylashtirilgan. Qizdirilgan katod (K) va to‘r (A) orasiga katoddan chiqqan elektronlarni tezlatuvchi potensiallar farqi (U) qoʻyilgan. Elektronlar o‘z harakatlari davomida simob atomlari bilan toʻqnashadilar. B plastinka A to‘rdan keyin joylashtirilgan, ular orasiga kuchsiz (~0,5 V) tormozlovchi potensial φ qo‘yiladi. Elektronlar A to‘r bilan B plastinka orasida tormozlanadi. Agar energiyasi 0,5 eV dan kichik bo‘lgan elektron A toʻrdan o‘tsa, u B plastinkagacha yetib kela olmaydi. Energiyasi 0,5 eV dan katta bo‘lgan elektronlargina A to‘rdan o‘tib B plastinkaga yetib kela oladilar. Ularning soni galvanometr (G) koʻrsatayotgan tok kuchi kattaligi orqali aniqlanishi mumkin. Tajribalarda B plastinkaga tushgan elektronlar hosil qilgan tok kuchi bilan elektronlarni tezlatuvchi potensiallar farqi U orasidagi bogʻlanishning (volt-amper xarakteristikasi) grafigi chizilgan (2-rasm).

Volt-Amper xarakteristikada tok kuchining maksimumlari bir-biridan bir xil oraliqda joylashgan. Ketma-ket joylashgan maksimumlar orasidagi har bir oraliq ~4,9 V ga teng. Birinchi maksimum 4,9 V potensiallar farqiga, ikkinchi maksimum 9,8 V, uchinchi maksimum 14,7 V potensiallar farqiga to ‘g‘ri keladi.

Tajribalar tahlili. 
Tajribalar natijalari asosida chizilgan Volt-Amper xarakteristikada tok kuchi maksimumlari hosil bo‘lishini quyidagicha tushuntirish mumkin: Volt-amper xarakteristikada tok kuchi avval monoton ortib boradi va potensiallar farqi U=4,9 V ga yetganda maksimumga erishadi, so‘ng U yana orttirilishi bilan tok kuchi keskin kamayib minimumga erishadi, U yana orttirib borilganda va U=9,8 V ga yetganda tok kuchi maksimumga erishadi. Tok kuchining bunday maksimumi U=14,7 V da yana takrorlanadi. Har ikki maksimumlar orasidagi potensiallar farqi 4,9 V ga teng. Volt-Amper xarakteristikaning bunday koʻrinishda boʻlishi atomlarda energetik sathlarning diskret ekanligini va atomlar energiyani faqat maʼlum bir porsiyalar tarzida qabul qila olishini, yaʼni simob atomlari 4,9 eV diskret energiyanigina qabul qilishini koʻrsatadi. Elektronlar energiyasi 4,9 eV dan kichik ho‘lganda, elektronlar bilan simob atomlari orasida toʻqnashuvlar elastik boʻladi. Elektronlar A to‘r va B plastinka orasidagi tormozlovchi potensialni yengib B plastinkaga kelib tushadilar. Bu vaqtda zanjirda tok kuchining ortishi va elektronlar energiyasi 4,9 eVga yetganda tok kuchining maksimumga erishishi kuzatiladi. Elektronlar energiyasi 4,9 eV bo‘lganda, ular simob atomlari bilan noelastik to‘qnashadilar va o‘z energiyalarini simob atomlariga beradilar. Energiyasini simob atomlariga bergan elektronlar B plastinkaga yetib kela olmaydilar, bu vaqtda tok kuchining keskin kamayib ketishi ko‘rinadi. Potensiallar ayirmasi yana orttirib borilganda tok kuchi ortib boradi. Elektronlar energiyasi 9,8 eVga yetganda tok kuchi yana maksimumga erishadi. Bunda elektronlar simob atomlari bilan yana noelastik to‘qnashadi va o‘z energiyalarini simob atomlariga beradi. Energiyasini simob atomiga bergan elektronlar B plastinkaga (anodga) yetib kela olmaydilar, tok kuchi yana keskin kamayib ketadi. Shu tariqa elektronlar energiyasi 14,7 eVga yetganda ham elektron va simob atomi orasida noelastik to‘qnashuvlar bo‘ladi. Bu tajribalardan elektronlar energiyasi har 4,9 eVga oshganda simob atomlari bilan noelastik to‘qnashuvlar bo‘lishi ko‘rinadi. Demak, tajribada simob atomida 4,9, 9,8, 14,7 eV diskret energiyalarga ega bo‘lgan statsionar holatlar mavjudligi aniqlandi. Atomdagi holatlar kvantlangan bo‘lib, faqat diskret △E=E2—E1=9,8-4,9=4,9 eV energiyalarnigina qabul qilishi yoki chiqarishi mumkin. Noelastik toʻqnashuvlarda 4,9 eV energiyani qabul qilgan simob atomlari uygʻongan holatga oʻtadilar. Uyg‘ongan holatda 10-7—10-8 sekundgina yashab, so‘ng olgan energiyalarini yorugʻlik (chaqnash) kvant sifatida chiqarib yana asosiy holatga oʻtadilar. Simob atomi nurlanishida chiqargan energiyasi 4,9 eV ga teng. Yoki boshqacha aytganda, simob atomlari asosiy holatdan uygʻongan holatga oʻtishida energiyani yutadi, atom uygʻongan holatdan asosiy holatga o‘tishida yutgan energiyasini yoruglik kvanti ko‘rinishida chiqaradi. Atom chiqaradigan diskret qiymatdagi energiyalar diskret spektrni hosil qiladi. Energiyaning har bir diskret qiymatiga spektrda maʼlum spektral chiziq to ‘g‘ri keladi. Umumiy holda oʻtishlar ikki uyg‘ongan holatlar orasida bolishi mumkin. Pastki energetik sathdan yuqoriga o‘tishda energiya yutiladi, yuqori sathdan pastki sathga o‘tishda esa energiya chiqariladi. Asosiy holat qatnashadigan oʻtishlar rezonans o‘tishlar deyiladi. Simob atomi chiqaradigan 4,9 eV energiya (yorugʻlik kvanti) simob atomining toʻlqin uzunligi 253,7 nm bo‘lgan rezonans chizigʻiga tegishlidir, yaʼni simob atomi 4,9 eV energiya chiqarganda rezonans oʻtish bo‘ladi, chunki bunda asosiy holat qatnashadi. 4,9 V simob atomi rezonans potensiali deyiladi. Tajriba natijalaridan shunday xulosa qilish mumkinki, simob atomida kamida ikkita energetik holat mavjud: uygʻotilmagan holat (bu holat asosiy holat deyiladi) va birinchi uygʻongan energetik holat. Bu holat asosiy holatdan 4,9 eV energiya bilan farq qiladi. Lekin simob atomida yana yuqori uyg‘ongan energetik holatlar mavjudligi aniqlangan. Atomlar nurlanishlarida uyg‘ongan holatlarining diskret energetik spektrlari hosil boMadi. Atom chiqaradigan spektral chiziqlaming spektrda joylashishi atom da energetik sathlarning joylashishiga bogʻliq. Shunga o‘xshash tajribalar boshqa moddalar bilan ham oʻtkazilgan. Barcha tajribalarda ham yuqorida bayon qilingan jarayonlar kuzatilgan. Masalan, kaliy va natriy atomlari bilan tajribalar o‘tkazilgan. Kaliy uchun rezonans potensial 1,63 V, natriy uchun 2,12 V ekanligi aniqlangan.

Havolalar 
 Jeyms Frank haqida qisqacha maʼlumotlar
 Gustav Gers haqida qisqacha maʼlumotlar

 Muallifning shaxsiy kutubxonasi

Manbalar 
 
 https://uz.wikipedia.org/wiki/James_Franck
 https://uz.wikipedia.org/wiki/Gustav_Ludwig_Hertz
 G.Ahmedova — „Atom fizikasi“ 2013-yil