Frank-gers tajribasini o’rganish

FRANK-GERS TAJRIBASINI O’RGANISH.

FRANK VA GERTS TAJRIBASI

Ma’lumki, Rezerford tajribasi asosida atom tuzilishining planetar modeli ilgari surildi. Bunga ko’ra, atomlar musbat zaryadlangan yadrodan va yadro atrofida ma’lum orbitalar bo’yicha aylanuvchi elektronlardan iborat. SHu bilan birga, Rezerford tajribasi «atom musbat zaryadlangan qobiq va qobiq ichida suzib yuruvchi elektronlardan iborat» degan farazga asoslangan Tomson modelini inkor etdi. Planetar modelga asosan, atomlarning nur chiqarishi elektronning yuqori orbitadan quyi orbitaga o’tishi natijasida sodir bo’ladi. Lekin elektronni yuqori orbitadan quyi orbitaga o’tkazuvchi tashqi sabab shunday bo’lishi mumkinki, natijada elektron o’zining barcha energiyasin to’la yo’qotishi natijasida yadroga «qulab» tushishi va natijada atom «yo’qolishi» mumkin. Lekin atomlar stabil bo’lib uzoq yashaydilar. SHu sababli, yuzaga kelgan atom tuzilishidagi bunday cheklanishni tushuntirish uchun N.Bor o’zining ikkita postulatini ilgari surdi.

1. Atomlar ma’lum statsionar holatlarda mavjud bo’lib, ular bu holatlarda nurlanmaydilar va nur yutmaydilar. Bu holatlarda atomlar diskret Ye₁,E₂,...E_n energiyalarga ega bo’ladi va turg’unligi bilan xarakterlanadi.

2.Bir statsionar holatdan ikkinchi statsionar holatga o’tishda atomlar aniq chastotali nurlanishni chiqaradi yoki yutadi. Bu nurlanish monoxramatik bo’lib, uning chastotasi shart orqali topiladi.

hvE_m-E_n

Bor postulatlari va ular asosida vodorod atomi uchun Bor nazariyasining yaratilishi atom fizikasi tarixida katta ahamiyatga ega bo’ldi va bu xususiyatlar SHredinger tenglamasiga asoslangan atomning kvant nazariyasida ham o’z tasdig’ini topdi. Frank va Gerts N. Bor ilgari surgan postulatlarni tajriba yo’li bilan tasdiqlashdi. Ular o’tkazgan tajribaning g’oyasi quyidagidan iborat:

Siyrak gaz tarkibidagi atomlar elektr maydonida tezlatilgan elektronlar bilan bombardimon qilinadi. Odatda gaz atomlari normal sharoitda asosiy energetik holat Ye₁ da bo’ladi. SHu sababli, dastlab elektronlar atomlar bilan elastik ravishda to’qnashadilar. Bu holda elektron va atom impulьslari qayta taqsimlanmaydi va atom asosiy holatda qoladi. Agar elektron energiyasi oshishi natijasida atomni uyg’otish energiyasiga tenglashsa yoki undan oshsa, ular o’rtasida noelastik to’qnashish sodir bo’ladi. Ya’ni T_e EE₂ -E₁ bo’lganda, noelastik to’qnashish sodir bo’lib, gaz atomi birinchi «uyg’ongan» holatga o’tadi, bu yerda T_e-elektronning kinetik energiyasi. Bu birinchi uyg’ongan holatga «rezonans» sath deyiladi. «Rezonans» sathni qo’zg’atish (hosil qilish) uchun elektronga ta’sir qildirilgan elektr maydoni potentsialiga rezonans potentsiali deyiladi:

SHunga o’xshash Ye₁ holat bilan Ye₃,E₄,...E_n statsionar holatlar orasida ham o’tishlar sodir bo’lishi mumkin. Frank-Gerts tajribasi, Bor postulatlarida ko’rsatib o’tilganidek, atomlardagi ana shunday statsionar energetik holatlar mavjudligini isbotlashga qaratilgan.

.Kurilma sxemasi va ishlash printsipi.
Frank va Gerts tajribasida rezonans potentsialni aniqlash uchun uch elektrodli elektron lampadan foydalaniladi. Lampa balloni siyrak (1mm simob ustuni atrofida) gaz bilan to’ldiriladi. qurilma chizmasi 1 –rasmda ko’rsatilgan.

B_1- tok manbai yordamida qizdirilgan K katoddan chiqayotgan termoemissiya elektronlari B₂ manba yaratgan katod va to’r orasidagi U_KS elektr maydonida tezlanadi va to’r orqali o’tib, A anodga tushadi. Elektronlar hosil qilgan anod toki - J_a A ampermetr yordamida o’lchanadi. Noelastik to’qnashishlarning hosil bo’lganini aniqlash uchun S tur bilan A anod orasiga elektronlarning to’rdan anodga qarab harakatlanishiga to’sqinlik qiluvchi tormozlovchi – U_T potentsial beriladi. Bu maydon B₃ manba yordamida hosil qilinadi. Bu manba P_{2 -}potentsiometr orqali to’r bilan anodga ulanadi. Tajribada uch elektrodli lampaning volьtamper xarkteristikasi o’rganiladi. Tormozlovchi U_T maydonning biror o’zgarmas qiymatida tezlatuvchi U_KS potentsialni oshirib borib, hosil bulgan J_a-anod tokining qiymati yozib olinadi. Ideal tajriba sharoitida 1.2-rasmda ko’rsatilgan egri chiziqqa o’xshash bog’lanish egri chizig’i hosil bo’lishi kerak.

I_a

U_kp

2-rasm

Egri chiziqning birinchi maksimumiga mos keluvchi U_KR rezonans potentsialni ko’rsatadi. Maksimumlarning hosil bo’lishi gaz atomlarining qo’zg’alishi tufayli yuz beradi. Haqiqatan U_KS ning ortishi bilan U_KR dan boshlab S turga yaqin yerda elektronlar atomlar bilan noelastik to’qnashib, ularni uygotadi. Energiyasi kamaygan elektronlar U_T maydon ta’sirida endi anodga yetib kela olmaydi va to’rda tutilib qoladi. Natijada anod toki kamayadi va egri chiziqda birinchi maksimum hosil bo’ladi. Tezlatuvchi potentsialni yanada orttirsak, elektronlar endi to’rdan uzoqroq joylashgan gaz qatlamlaridagi atomlarni ko’zg’ata boshlaydi va sekinlashgan elektronlar to’rga yetib kelguncha yana tezlanib, gaz atomlarini ikkinchi marta qo’zg’atishga qodir bo’lib qolishi mumkin. Natijada ikkinchi maksimum ham kuzatiladi. Frank va Gerts simob atomlari bilan o’tkazgan tajribalarida 5 taga qadar maksimumlar hosil bo’lgan . SHunday qilib, Frank va Gerts tajribasi Bor pastulatlari to’g’ri ekanini tasdiqlaydi.