Logo
Logo

Опыт Франка--Герца

В 1914 году Франк и Герц использовали столкновение электронов с атомами для возбуждения последних с низких энергетических уровней на высокие. Результаты их эксперимента доказали существование энергетических уровней атома.

Для перевода атомов водорода из основного состояния в возбуждённое используются ускоренные электроны. В задаче рассматривается излучение атома водорода только в видимом диапазоне длин волн (от $400~\text{нм}$ до $760~\text{нм}$). Учитывайте только однократные столкновения.

1 Найдите длину волны $\lambda$ видимого света, который может излучать атом водорода.

2 Найдите, в каком диапазоне кинетических энергий $E_\rm k$ электрона после ускорения возможно излучение на этой длине волны при столкновении.

3 В каком диапазоне должно лежать ускоряющее напряжение $V$, если электроны в эксперименте заменить на протоны?

Известно значение $hc=1240~\text{нм}\cdot\text{эВ}$, где $h$ — постоянная Планка, а $c$ — скорость света в вакууме. Масса протона в $1836$ раз больше массы электрона. Скоростями атомов водорода до столкновения с электронами можно пренебречь.