การทดลองเสมือน เรื่อง Frank-hertz

[mypomz]

นายนพรัตน์  โตอิ่ม    คณะวิศวกรรมโยธา
รหัส 115330411040-2  เลขที่ 33    sec 4   
ตอบกระทู้วันที่  11 ก.พ. 54  เวลา  9.46 สถานที่ หอพัก

ในปี ค.ศ. 1914 ได้มีการทดลองแสดงให้เห็นว่าสถานะนิ่งที่เป็นค่า ๆ ของอิเล็กตรอนในอะตอม (ตามสมมติฐานของบอร์) นั้นมีอยู่จริง
เมื่ออิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาจากไส้หลอดที่ร้อน F จะเคลื่อนที่ไปยังแผ่น P ระหว่าง F และ P มีกริด G กั้นอยู่ อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จาก F ไป G จะถูกเร่งด้วยความต่างศักย์ V0 แต่เมื่อเคลื่อนที่จาก G ไป P มีศักย์หน่วง (retarding potential) Vr ซึ่งมีค่าเพียงเล็กน้อย อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จาก Fไป P ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหล Ip วัดได้ด้วยแอมมิเตอร์ A
          ความเร็วของอิเล็กตรอนหลังจากถูกปล่อยออกมาจาก F และเคลื่อนที่มาถึง G คือ
                                          1/2mv^2 = eV๐
     เมื่อมีค่าเพิ่มขึ้นความเร็วของอิเล็กตรอนมากขึ้นด้วย ในขณะที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จาก F ไปยัง P จะมีการชนกับอะตอมของธาตุที่อยู่ในสภาพเป็นไอ ซึ่งบรรจุไว้ในหลอดทดลอง ถ้าความเร็วของอิเล็กตรอนต่ำ การชนกันจะไม่สามารถกระตุ้นอะตอมได้ และอิเล็กตรอนเพียงแต่เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่เท่านั้น ด้วยเหตุนี้อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่มาถึง G จึงมีพลังงานเหลือมากพอที่จะผ่านศักย์หน่วง Vr ไปยัง P ได้ เมื่อ V๐  เพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปถึง P ได้มากขึ้น ซึ่งเป็นการเพิ่มกระแส Ip  และต่อมาเพื่อเพิ่ม V๐  จนกระทั่งถึงค่าหนึ่ง อิเล็กตรอนมีพลังงานมากพอที่จะชนกับอะตอมแล้วอะตอมถูกกระตุ้นในกรณีนี้อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานเกือบทั้งหมด เมื่ออิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ไปถึง G แล้วจะไม่มีพลังงานพอที่จะผ่านศักย์หน่วง Vr ดังนั้นกระแสจะลดลงอย่างรวดเร็ว และต่อมาเมื่อ V๐  เพิ่มขึ้นอีก กระแส Ip จะเพิ่มขึ้นอีกครั้งหนึ่ง