Collezione Liceo Scientifico Aless andro Serpieri Rimini 87.1 26.3 Tubo di Frank-Hertz Descrizione Contiene quattro elettrodi : un catodo incandescente, (K), una griglia (G1), una seconda griglia acceleratrice (G2) ed un elettrodo ricettore (A). Il tubo conteneva una goccia di mercurio, ora purtroppo, è rotto. A corredo vi è un forno elettrico a camera tubolare con diametro 38 mm e profondità 100 mm in grado di portare il tubo a 200°C. Firmato Leybold, databile 1960 circa. x = 9 cm y = 10,5 cm z = 13 cm m = 960 g Φ = 3,5cm h = 12cm m = 43g Cenni Storici A i fisici tedeschi James Frank (1882 – 1964) e Gustav Ludvig Hertz (1887 - 1975) venne conferito il premio Nobel nel 1925 per questa esperienza che costituisce una conferma sperimentale della teoria dei livelli energetici introdotti da Niels Bohr nel 1913. Funzionamento Gli elettroni provenienti dal catodo incandescente urtano gli atomi del mercurio che si trovano fra le due griglie. Se l’energia degli elettroni corrisponde all’energia di eccitazione del mercurio (49 eV ) gli urti sono anelatici quindi tutta l’energia cinetica degli elettroni viene assorbita dagli atomi di mercurio e gli elettroni non sono in grado di vincere il controcampo per raggiungere l’elettrodo ricettore A. La corrente che si misura fra la griglia acceleratrice e l’elettrodo ricettore presenta un minimo. Aumentando gradatamente la tensione, il fenomeno dell’urto anelastico si sposta in prossimità del catodo K, poi l’elettrone torna ad accelerare e riesce a superare il controcampo dando così un contributo alla corrente che cresce. Se il potenziale è tale che l’elettrone, dopo il primo urto, recuperi energia sufficiente per ionizzare, si avrà un nuovo urto anelastico ed un nuovo minimo della corrente. Il grafico della corrente/tensione è quello rappresentato in figura. Una controprova che l’andamento del grafico dipende dalla presenza degli atomi di mercurio consiste nel ripetere la prova con tubo freddo: si ottiene il grafico caratteristico di una normale valvola termoionica. Carlo M. Fabbri 2005 Collezione Liceo Scientifico Aless andro Serpieri Rimini Frank e Hertz eseguirono prove su numerosi gas e riscontrarono che l’ordine di grandezza dei livelli energetici è di qualche eV, raramente supera i 20 eV. Uso Osservazione dei salti quantici mediante urto elettronico. Bibliografia Apparecchi di fisica per l’insegnamento, Leybold, M ilano, 1961 Piero Caldirola, Istituzioni di fisica teorica, Viscontea, M ilano, 1965 Carlo M. Fabbri 2005