Eksperimenti i Frank-Hercit

Eksperimenti i 'Franck-Hertz'-it ka qenë një eksperiment në Fizikë në mbështetje të Modelit të Borit për atom, një eksperiment qe ishe si parazbulim drejt Mekanikës Kuantike.  Në vitin 1914 fizicienti gjerman James Franck dhe Gustav Ludwig Hertz tentuan që eksperimentalisht ti masin nivelet energjetike të atomit.  Eksperimenti i 'Frank-Hertz'-it mbështeste modelin e Borit për atom, me elektrone që orbitojnë rreth nukleusit me energji diskrete specifike.  Franku dhe Herci fituan Çmimin Nobel për Fizikë në vitin 1925 për punën e tyre.  

 Eksperimenti 

Eksperimenti klasik përmbante një gyp me gaz në shtypje të ulët me tri elektroda : një katodë që emitonte elektrone,një rrjete përshpejtuese dhe një anodë.  Anoda mbahej në një tension shumë të vogël negativ në krahasim me rrjetën, kështu që elektronet duhet te kenë energji të mjaftueshme kinetike që ta arrijnë pasi që ta kalojnë rrjetën.  
Instrumente u përdoren që të masin rrymën që kalonte në mes elektrodave dhe që të rregullohet diferenca e potencialit në mes të katodës dhe dhe rrjetës përshpejtuese.  
 Në diferenca të vogla të potencialit deri në 4,9 volt kur gypi përmbante merkur në gjendje të avullit, rryma në gyp rritej njëtrajtësisht me rritjen me rritjen e diferencës së potencialit.  Sa më i madh tensioni aq më e madhe fusha elektrike në gyp kështu që elektronet tërhiqeshin me më vrull nga rrjeta deri ne anodë.  
 Në tension 4,9 volt rryma bie drastikisht gati ne zero.  
 Rryma rritet prapë njëtrajtësisht me rritjen e mëtutjeshme të tensionit, deri kur tensioni shkon në 9,8 volt.  
 Në tension 9,8 volt një lakore e ngjashme formohet.  
 Kjo serie e harqeve në rrymë, në inkremente prej 4,9 V, vazhdon deri ne tensione së paku 100 V.  

 Interpretimi i Rezultateve 
Franc dhe Hertz e shpjeguan eksperimentin e tyre në bazë të termave të goditjeve elastike dhe inelastike.  Në potenciale të vogla, elektronet e përshpejtuara kanë energji të vogël kinetike.  Kur ndeshen me merkurin brenda gypit ato bëjnë goditje elastike.  Kjo është në bazë parashikimev të mekanikës kuantike se një atom nuk mund të thith energji nëse ajo energji nuk është e mjaftueshme që të eksitoj një elektron në një nivel tjetër energjetik.

Me goditje vetëm elastike energjia e përgjithshme e sistemit mbetet e njejtë.  Pasi që elektronet kanë masë shumë me vogël se çdo atom, kjo do të thoshte se elektronet kishin një energji kinetike te madhe.

Energjia më e vogël që një elektron i merkurit të kaloj në një nivel tjetër është 4,9 EV.  Kur tensioni merr vlerë 4,9 volt atëherë secili elektron i emituar dhe i përshpejtuar nga rrjeta e ka energjinë e nevojshme që ti bëje elektronet e merkurit brenda gypit të kalojnë në shtresa elektronike më të larta rrjedhimisht goditjet janë inelastike dhe elektronet që participojnë në këtë rast pra në goditje inelastike nuk vazhdojnë më tutje drejt elektrodës dhe si rezultat rryma bie drastikisht.  

Nëse tensioni fillon të rritet më shumë se 4,9 volt elektronet e emetuara bëjnë vetëm një goditje me atomet e merkurit ku një pjese energjisë së tyre shkon për ekscitimin e elektroneve te merkurit ndërsa me energjinë e mbetur elektronet vazhdojnë drejt elektrodës.

Nëse energjia rritet në 9,8 volt atëherë elektronet e përshpejtuara kanë energji të mjaftueshme që elektronet e merkurit brenda gypit ti dërgojnë në dy shtresa më lart kështu që e tërë energjia shkon si energji potenciale ne elektronet e merkurit dhe elektronet e përshpejtuara nuk kanë energji të mjaftueshme që ta arrijnë elektrodën.

 Efektet në gazrat e tjerë 
Një efekt i ngjashëm vërehet edhe te gazi i neonit por në intervale prej 19 volt.  Procesi është identik vetëm me vlera më të ndryshme.  Një ndryshim më i shprehur është se një ndriçim paraqitet afër rrjetës në tension 19 volt.  Ky ndriçim i afrohet katodës me rritjen e potencialit.  Në tension prej 38 volt dy ndriçime paraqiten : një në mes katodës dhe rrjetës dhe një te rrjeta përshpejtuese.  

 Shënime