CAFE-Franck y Hertz
Experimento de Franck y Hertz
El clásico experimento de Franck y Hertz de 1914 confirmó el modelo atómico que Bohr propuso un año antes para interpretar el espectro de radiación del átomo de hidrógeno. Por su importancia los autores recibieron el premio Nobel. En el experimento original se bombardearon átomos de Hg con electrones obteniéndose información sobre las transferencias de energía desde el electrón incidente al átomo blanco. Dado que los niveles atómicos están cuantizados, la energía necesaria para transferir un electrón del átomo desde el estado fundamental a un estado excitado también toma valores discretos, los cuales pueden obtenerse a partir del experimento.
La configuración del mismo consiste en
- Filamento emisor de electrones (e-).
- Electrodo de extracción: Se suele poner a un voltaje Ve positivo pequeño para atraer los e- del filamento. Puede polarizarse negativamente también para monocormatizar un poco el haz de e-.
- Electrodo de aceleración: Se polariza a un voltaje Va positivo con respecto al electrodo de extracción con el objeto de acelerar los e-
- Electrodo colector: Colecta los e- que llegan a el para medir la corriente. Se polariza a un voltaje de frenado Vf con respecto al electrodo de aceleración para medir sólo los e- con energías superiores a el mismo.
El siguiente gráfico muestra el esquema de potenciales durante el trayecto de los e-
El filamento consiste en un alambre de W de 0.25 mm de diámetro. Se monta entre dos postes mordaza, lo cual le da una forma ligeramente asimétrica. Se dobló en forma de V y se acercó la punta de la V a aproximadamente 1 mm del electrodo de extracción.
Los electrodos se construyeron en base a una lámina de Aluminio de 0.2 mm de espesor (comprada en Samay-Huasi). Con una fresadora numérica se taladraron agujeros de 0.6 mm de diametro en un arreglo cuadrado de parámetro 1.1 mm. Esto da una transparencia óptica de 23%, que a través de dos electrodos da una transparencia total de 5.4%.
Estos electrodos se montaron en postes tipo mordaza de bronce, los cuales se montaron con anillos de bronce sobre un tubo de vidrio de 10 mm de diámetro. Esto permite ajustar la distancia entre electrodos en forma contínua. Las distancias entre electrodos son aproximadamente:
- Punta de filamento a Electrodo de extracción: 1 mm
- Electrodo de extracción a Electrodo de aceleración: 12 cm
- Electrodo de aceleración a Electrodo colector: 5 mm
