Дано:
Энергия возбуждения первого уровня атомарного водорода (E) = 10.2 эВ
Найти:
Значение потенциала между катодом и сеткой, при котором наблюдается резкое падение анодного тока в опыте Франка и Герца.
Решение с расчетом:
При проведении опыта в трубке с атомарным водородом, резкое падение анодного тока наблюдается при тех значениях анодного потенциала, при которых кинетическая энергия электронов становится достаточной для возбуждения атомов водорода.
Используем формулу для связи кинетической энергии электрона с разностью потенциалов: KE = e * U_anode, где KE - кинетическая энергия электрона, e - элементарный заряд, U_anode - потенциал между катодом и сеткой.
Так как атомарный водород имеет уровни энергии, то энергия возбуждения первого уровня равна 10.2 эВ, следовательно, для резкого падения анодного тока необходима кинетическая энергия электронов, равная этой энергии.
Переведем энергию возбуждения первого уровня из эВ в джоули: E = 10.2 * 1.6 * 10^-19 Дж/эВ ≈ 1.632 * 10^-18 Дж.
Теперь можно выразить потенциал между катодом и сеткой: U_anode = E / e ≈ 1.632 * 10^-18 Дж / (1.6 * 10^-19 Кл) ≈ 10.2 В.
Ответ:
Резкое падение анодного тока в опыте Франка и Герца будет наблюдаться при значении потенциала между катодом и сеткой, равном примерно 10.2 В.