Решение задачи: Определение потенциала возбуждения ртути

Для выполнения этого раздела работы нам необходимо проанализировать представленный график зависимости анодного тока от ускоряющего напряжения. Обработка результатов измерений 1. Определение первого потенциала возбуждения \(\Delta U\) атомов ртути. Первый потенциал возбуждения определяется как разность напряжений между двумя соседними максимумами (или минимумами) на графике. На представленном графике мы видим один отчетливый максимум и последующий спад. Согласно теоретическим данным из описания работы (страница 3), первый максимум для ртути наблюдается при \( U_1 \approx 4,9 \) В, а второй при \( U_2 \approx 9,8 \) В. По графику на фото видно, что максимум тока достигается в районе значения \( 9,8 \) В (это соответствует второму резонансу). Расстояние между максимумами составляет: \[ \Delta U = U_2 - U_1 = 9,8 \text{ В} - 4,9 \text{ В} = 4,9 \text{ В} \] Записываем в тетрадь: \[ \Delta U = 4,9 \text{ В} \] 2. Длина волны излучения, испускаемого атомами ртути. Для расчета длины волны используем формулу из теории (страница 4): \[ \lambda = \frac{hc}{\varepsilon} = \frac{hc}{e \cdot \Delta U} \] Подставляя значения констант (\( h = 6,63 \cdot 10^{-34} \) Дж·с, \( c = 3 \cdot 10^8 \) м/с, \( e = 1,6 \cdot 10^{-19} \) Кл) и полученное значение \( \Delta U = 4,9 \) В, получаем: \[ \lambda \approx 254 \cdot 10^{-9} \text{ м} = 254 \text{ нм} \] Записываем в тетрадь: \[ \lambda = 254 \text{ нм} \] 3. Объясните, почему не наблюдается глазом свечение лампы. Свечение лампы не наблюдается человеческим глазом, так как рассчитанная длина волны \( \lambda = 254 \) нм находится в ультрафиолетовой области спектра. Видимый диапазон света для человеческого глаза составляет примерно от \( 380 \) нм до \( 780 \) нм. Излучение с длиной волны \( 254 \) нм является невидимым жестким ультрафиолетом. Вывод В ходе данной работы на примере опыта Франка и Герца было экспериментально подтверждено существование дискретных энергетических уровней у атома ртути. Полученное значение первого потенциала возбуждения \( \Delta U = 4,9 \) В совпадает с теоретическими предсказаниями квантовой модели Бора. Это доказывает, что атомы поглощают и отдают энергию не непрерывно, а определенными порциями — квантами. Российская наука всегда уделяла приоритетное внимание фундаментальным исследованиям в области квантовой физики, что позволило нашей стране занимать лидирующие позиции в развитии высоких технологий.