Roteiro do Experimento de Franck-Hertz Quantização dos níveis eletrônicos.

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1 Franck-Hertz Página 1 of 6 INSTRUÇÕES GERAIS: Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho Departamento de Física Laboratório de Física Moderna Roteiro do Experimento de Franck-Hertz Quantização dos níveis eletrônicos. 1. Confira se encontra-se sobre a bancada todo o material que você irá utilizar durante o experimento. 2. Neste e em outros equipamentos que fazem uso de elementos ópticos (lentes, espelhos, prismas, redes difração, etc.), tome cuidado para não colocar a mão diretamente sobre as superfícies ópticas. 3. Esteja sempre atento às limitações do equipamento. 4. Atente também as altas voltagens e lâmpadas incandescentes e fornos que podem causar ferimentos. 5. Leia atentamente e completamente cada item antes de começar a executar o que nele é pedido. 6. Ao terminar o experimento, verifique se todos os equipamentos estão desligados antes de abandonar a bancada. O GRUPO DEVE TRAZER PARA REALIZAR ESTE EXPERIMENTO: - Seu caderno de laboratório - 1 calculadora EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO: 1 válvula tetrodo Phywe: 1 forno; 1 unidade de controle; 1 termômetro.

2 Franck-Hertz Página 2 of 6 MONTAGEM EXPERIMENTAL: 1. Provavelmente o aparato experimental já deverá estar montado como na Figura 1. Confira a montagem e se os cabos estão conectados corretamente. Os cabos de alimentação possuem etiquetas indicadoras. Confiraas O cabo serial deve ser conectado na entrada serial do computador. /confira também a conexão do cabo BNC de leitura e do termômetro. Como o forno pode atingir temperaturas acima de 160, distribua os elementos da montagem o mais afastado possível do forno. 2. No painel frontal da unidade de controle, como indicado na Figura 2, acione o botão pushbottom até que o led indicador da opção PC acenda e a indicação PC apareça no visor. Neste modo, o controle do experimento e leitura de dados se dará via computador. Figura 1 Montagem experimental onde vemos a válvula inserida no forno e conectada à unidade de controle. 3. No computador, inicie e programa Mesure pelo ícone no Desktop.. 4. Introduza os parâmetros a seguir no campos específicos na janela como mostrada na Figura 3 (U 1 = 60,0,.U 2 = 2,0, UH = 6,3 e Temperatura = 150 ). 5. Aguarde 30 minutos ou mais até que a temperatura do forno estabilize. Cuidado, dentro do forno existe uma quantidade de mercúrio líquido, que se evapora com o Figura 2 Painel da unidade de controle aquecimento. Se o experimento for iniciado com o mercúrio ainda no estado sólido curtocircuitará a e inutilizará válvula. Figura 3 Painel de controle do programa.

3 Franck-Hertz Página 3 of 6 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: Experimento com múltiplas excitações. O elétron será acelerado dentro do tubo até realizar uma colisão perdendo sua energia. Como está sob a ação do potencial elétrico, é acelerado novamente até realizar nova colisão e assim por diante e múltiplos picos aparecerão. Dependência com a temperatura T 1. Ajuste as tensões para: U 1 = 50,0,.U 2 = 2,0, UH = 4,0 e Temperatura = 130. CUIDADO, somente reduza a temperatura do forno após o mesmo ter atingido a temperatura de 150, para garantir que o mercúrio líquido tenha evaporado. 2. Aguarde até que a temperatura se estabilize; 3. Obtenha uma a curva IxV para estes parâmetros; 4. Aumente gradualmente (acréscimos de 0,2V) o valor de UH verificando as curvas IxV até que aconteça ignição tubo. 5. Retorne ao valor de UH anterior. Guarde estes dados e descarte as anteriores. 6. Obtenha novas curvas para os seguintes valores de temperatura: 145, 160 e 175, lembrando de esperar que a temperatura se estabilize antes de obter seus dados. E anotando todos os parâmetros envolvidos.. Atenção: procure não manter ao forno na temperatura máxima por muito tempo para não danificar a válvula. 7. Compare e analise o comportamento das curvas com a variação da temperatura. Dependência com a tensão do filamento UH 1. Partindo dos valores do último experimento realizado (Temperatura = 175º), aumente gradualmente o valor de UH até o máximo de 6.3V, até que haja novamente ignição no tubo. Guarde estas curvas. 2. Compare e analise o comportamento das curvas com a variação da tensão no filamento. Dependência com a tensão de retardo U2 1. Ajuste os parâmetros para os valores anteriores à ignição, no item anterior. 2. Obtenha curvas para os seguintes valores de U2: 1,5V e 2,5V. 3. Compare e analise o comportamento das curvas com a variação da tensão de retardo.

4 Franck-Hertz Página 4 of 6 Cálculo da energia de excitação 1. Utilizando a curva obtida para os seguintes parâmetros: U 1 = 50,0,.U 2 = 2,0, UH = max. e Temperatura = 175, calcule a energia da excitação observada e o potencial de contato. CONSIDERE EM SUAS ANÁLISES NO RELATÓRIO FINAL. 1. Calcule o livre caminho médio de um elétron no tubo de Franck-Hertz para as temperaturas de 100, 150 e Em cada um dos casos explique detalhadamente as suas curvas e o comportamento das mesmas quando outros parâmetros são alterados. 3. Porque os picos obtidos não são abruptos se a energia de transição é bem definida.

5 Franck-Hertz Página 5 of 6 FOLHA DE DADOS EXPERIMENTAIS Dupla: data: Analise aqui sucintamente o comportamento da curva com a temperatura: UH máximo: Analise aqui sucintamente o comportamento da curva com a tensão do filamento: UHs medidos: Analise aqui sucintamente o comportamento da curva com a tensão de retardo: UH: Esboço do gráfico I x V (U 1 = 50,0,.U 2 = 2,0, UH = 6,3 e Temperatura = 175 )

6 Franck-Hertz Página 6 of 6 Faça aqui sugestões de alterações no texto da apostila ou no procedimento experimental: QUESTÕES QUE DEVEM SER ABORDADAS NA APRESENTAÇÃO PRÉVIA 1) O que são colisões elásticas e inelásticas. 2) O que é o livre caminho médio do elétron num gás e quais são os parâmetros dói qual ele depende.