Franck-Hertzov pokus
<s>Franck-Hertzov pokus je pokus kojim je s pomoću električnoga mjerenja potvrđena kvantna priroda atoma, to jest potvrđena je pretpostavka o postojanju stacionarnih stanja i diskretnih energijskih razina u atomima.</s><s>Izveli su ga 1914. u Berlinu J. Franck i G. L. Hertz.</s><s>Tijekom pokusa mjerena je jakost istosmjerne električne struje kroz elektronsku cijev s razrijeđenim živinim parama.</s><s>Pri postupnom povećanju električnoga napona uočen je niz porasta i padova jakosti električne struje i emisija svjetlosti pri padu električne struje.</s><s>Prema objašnjenju pokusa jakost električne struje povećava se razmjerno (proporcionalno) električnom naponu kad se elektroni elastično odbijaju od atoma žive, a pad jakosti električne struje i emisija svjetlosti opažaju se kad se elektroni neelastično sudaraju sa živinim atomima.</s><s>Neelastičnim sudarom elektroni svoju kinetičku energiju prenose na atome živinih para koji se zbog dobivene energije uzbude (njihovi elektroni preskoče iz orbitale manje energije u orbitalu veće energije) i pri povratku emitiraju svjetlost.</s><s>Elektroni nakon neelastičnog sudara (sraza) ostaju bez energije, sporo se gibaju i ne stižu do anode, što se očituje kao slabljenje jakosti električne struje.</s><s>Skokovi jakosti električne struje pojavljuju se za promjene napona svakih 4,9 V, što odgovara energiji svojstvene valne duljine živine svjetlosti od 253 nm koja u apsorpcijskome spektru para žive odgovara prijelazu iz osnovnoga stanja atoma na razinu iznad osnovnoga stanja:</s>

<s>gdje je: h - Planckova konstanta, ν - frekvencija svjetlosti (ν = c/λ), e - elementarni električni naboj, to jest električni naboj elektrona, U - električni napon, c - brzina svjetlosti i λ - valna duljina svjetlosti.</s>

<s>Objašnjenje 
Iste godine 1913. kad je N. Bohr postavio osnovna načela kvantne teorije, ispitivali su J. Franck i G. L. Hertz srazove elektrona s atomima živinih para.</s><s>Oni su upotrijebili kao katodu užarenu volframovu nit.</s><s>Anoda je bila žičana mreža, kroz koju su prolazili elektroni i padali na ploču, od koje je vodila električna struja preko osjetljivog galvanometra.</s><s>Elektroni koji su se isparivali iz niti bili su ubrzani električnim naponom i bacani na atome.</s><s>Franck i Hertz mogli su električni napon po volji jačati tako da su proizvodili zrake elektrona sve veće brzine.</s><s>Dok su brzine elektrona male, elektroni se odbijaju od atoma, kao od krute stijene.</s><s>Oni ne mogu prenijeti svoje energije na mnogo teže atome plina (žive).</s><s>Pokusom se opaža da električna struja razmjerno (proporcionalno) raste kako se povećava električni napon.</s><s>No najedanput kod određenog električnog napona struja postigne maksimum i, kad se električni napon dalje povećava, električna struja naglo oslabi.</s><s>Elektroni se dakle zaustavljaju, predavajući atomima svoju kinetičku energiju.</s><s>Ta njihova energija sada je upravo dovoljna da atomi prijeđu iz stabilnog stanja s energijom E1 u prvo pobuđeno stanje s energijom E2.</s><s>Franck i Hertz su pokusima pokazali, da postoji čitav niz određenih električnih napona, kod kojih nastupa takav neelestični sraz između elektrona i atoma.</s><s>Umnožak e∙U znači energiju koju ima elektron kad prođe električni napon U i te diskontinuirane vrijednosti e∙U1, e∙U2, e∙U3, …, pokazuju direktno "ljestvicu" energije atoma.</s>

<s>Franck-Hertzov pokus omogućuje također da se pokusom dokaže drugi Bohrov postulat.</s><s>Pri neelastičnim srazovima bivaju atomi potaknuti na emisiju svjetlosti.</s><s>Odašiljući kvante svjetlosti (fotone), atomi se vraćaju u stabilna stanja.</s><s>Prema Bohrovu postulatu, moraju se energije kvanata svjetlosti podudarati s kritičnim veličinama električnog napona.</s><s>Iz jednadžbe:</s>

<s>slijedi uvrštenjem brojčanih vrijednosti u jednadžbu:</s>

<s>Ovu teoretsku jednadžbu usporedit ćemo s pokusima na živinim parama.</s><s>Franck i Hertz su našli da prvi rezonantni udarac nastupa kod električnog napona od 4,9 V. Pri tom naponu pojavljuje se živina spektralna linija s valnom duljinom od 253,7 nm.</s><s>Kako se vidi umnožak 4,9 ∙ 253,7 = 1 240 slaže se s prethodnom jednadžbom.</s>

<s>Udarcem elektrona može atom prijeći na neki viši energetski nivo.</s><s>Tad ne mora atom odmah pasti u stabilno stanje.</s><s>On može prijeći u bilo koji niži energetski nivo.</s><s>Zbog toga se pojavljuje u emitiranoj svjetlosti ne samo frekvencija koja odgovara padu u stabilno stanje, nego i manje frekvencije koje odgovaraju skokovima između bližih energija.</s><s>Usporedba Franck-Hertzov pokusa sa spektralnom analizom značila je punu pobjedu Bohrovih postulata.</s><s>Time je neposredno dokazano da se spektralni termi podudaraju s diskontinuiranim energijama atoma.</s>

<s>Izvori</s>

<s>Pokusi iz fizike
Kvantna mehanika</s>

