une petite expérience quantique: Franck et Hertz

[invite21c02270]

Salut a tous,

Je me suis penché sur l'expérience de Franck et Hertz qui met en évidence la quantification de l'énergie dans un atome.

Rappelons rapidement et grosso modo le principede l'expérience :

Une cathode émet des électrons qui sont accélérés par une ddp. Ces e- possède donc une certaine énergie cinétique. Ils passent ensuite dans une "ampoule" contenant des atomes de mercures vaporisés. On observe alors des collisions e-_atomes. Si la ddp est suffisament grande la collision e-_atome est inelastique l'e- donne de l'énergie a l'atome ->l'atome est excité dans son niveau immediatement supérieur (niveau de résonnance). De cette manière en sortie (a l'anode) on observe un courant electrique seulement si les e- n'ont pas rencontré d'atome de mercure ou si les chocs sont élastiques(Energie cinétique de l'e- est trop faible pour exciter un atome). On observe alors un pic d'intensité lorsque les e- arrive a l'anode. En augmentant la ddp on nous dit que l'e- "percute" successivement plusieurs atome de mercure en les excitant a la queue leuleu (dans la limite de l'énergie cinétique de l'e-)dans leur niveau de résonnance. En sorti on observe sur un graph I(ddp) une succesion de maximum et de minimum ...

Ma question est: Pourquoi lorsque l'e- a une energie cinétique suffisante pour exciter un atome de mercure dans un niveau supérieur au niveau de résonnance il ne le fait pas et prèfére plutot exciter plusieurs atomes a la suite dans le niveau de résonnance ????!

Je me sens pas très claire la ... enfin j'espère qu'au moins une personne me comprendra ....

Merci a tous et continuez comme sa ce forum est très complet ...
A bientot
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[invitea29d1598]

Ma question est: Pourquoi lorsque l'e- a une energie cinétique suffisante pour exciter un atome de mercure dans un niveau supérieur au niveau de résonnance il ne le fait pas et prèfére plutot exciter plusieurs atomes a la suite dans le niveau de résonnance ????!

salut,

si je me souviens bien, c'est une histoire de libre parcours moyen. Le problème est que l'électron n'a jamais le temps de réellement avoir cette énergie car il commence au repos à la cathode. C'est-à-dire que s'il est accéléré par un potentiel plus grand, qui potentiellement le mènera à une énergie cinétique plus élevée à la fin du parcours, ce qui se passe en pratique, c'est que quand son énergie atteint 4,9 eV (passage obligé sur la voie des plus grandes valeurs), il aura tellement de chance de collisionner qu'il le fera et repartira donc de zéro... et sera réaccéléré puis recollisionnera... etc...

[invite21c02270]

Ok d'accord,
L'e- a que trop peut de chance d'avoir assez d'énergie pour percuter un atome de mercure avec une énergie suffisante pour l'exciter dans un niveau supérieur... si j'ai bien compris
sa me va comme raison
merci beaucoup

[invitea3eb043e]

On pourrait imaginer que dès que l'électron a acquis l'énergie qui fait passer l'atome dans son état excité, il le fait, il n'a jamais l'occasion de prendre assez de vitesse pour accrocher le 2ème niveau excité.
Un peu comme si tu voulais foncer dans une foule : tu vas te cogner et tu n'iras jamais très vite. Ici, c'est quantifié.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite21c02270]

Ok,pour cette expérience... Merci de vos explications !

Mais maintenant imaginons que nous voulions justement exciter un atome de mercure dans un état supérieur au niveau de résonnance, allant même, soyons fou, a l'ionisation(tjs grace au même montage).
On a vu qu'en augmentant progressivement la ddp entre les deux plaques (accélératrices) on ne pouvait pas dépasser le niveau de résonnance(excitation des atomes de mercure).
Alors comment faire pour le dépasser ?
En communiquant une énergie très grande a l'e- avant le passage dans les atomes de mercure peu étre? Si vous avez une idée ... Merci
A++

[invitea3eb043e]

Si on augmente suffisamment le courant, il va sûrement arriver qu'un électron cogne sur un atome déjà excité, alors il va peut-être pouvoir l'ioniser.