CF4E1 - LABORATORIO DE FÍSICA INTERMEDIA, EXPERIMENTO NO. 06, NOVIEMBRE 2021 1 Experimento de Franck-Hertz con gases de Hg y Ne Cesar Pezo 1 , Angello Soriano 2 Escuela profesional de Física, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú Abstract - This article reproduces the Franck-Hertz experiment where electrons are accelerated within a Mercury gas (Hg) and Neon gas (Ne). We ﬁnd the energy required to produce inelastic collisions between electrons and atoms, with Mercury gas is E Hg = (4.74 ± 0.07)eV , and with Neon gas is E Ne = (16.99 ± 0.12)eV . The excitation energy jumps of the Ne atom are also detected and we give physical sense to the light emitted by the Ne tube at large values of the accelerating voltage. Resumen - En el presente articulo se reproduce el experimento de Franck-Hertz donde los electrones son acelerados dentro de un gas de Mercurio(Hg) para la primera parte del laboratorio y con gas de Neón(Ne) para la segunda parte del laboratorio. encontramos que la energía necesaria para producir colisiones inelasticas entre electrones y átomos, para el experimento de Franck-Hertz con gas de Mercurio es E Hg = (4.74 ± 0.07)eV , y con gas de Neón la energía necesaria es E Ne = (16.99 ± 0.12)eV . Los diferentes saltos de energía del átomo de Ne también son detallados y damos sentido físico a la luz emitida por el tubo de Ne a grandes valores del voltaje acelerador Index Terms—Franck-Hertz experiment, excitation energy, quantization of energy, inelastic collisions I. I NTRODUCCIÓN A ﬁnales del siglo XIX se da una revolución en el campo de la física con Max Planck, quién Diciembre de 1900 presentó su investigación: Sobre la teoría de la ley de distribución de energía en el espectro normal. E = hf = h. c λ (1) Donde h =6.626 × 10 −34 J.s es la constante de Planck, c =3 × 10 8 m s 2 velocidad de la luz y λ la frecuencia del fotón Después de las investigaciones de Planck sobre la radiación de un cuerpo negro. James Franck y Gustav Ludwing Hertz describieron la primera observación sobre excitación átomica cuantizada. Años después, el cientíﬁco Balmer, propuso una formula que describía el espectro visible del átomo de hidrógeno. 1 λ = R  1 4 − 1 n 2  ; n> 2 (2) Posteriormente, en dirección a responder una cuestión bá- sica para la época: "¿Cómo permanecen los electrones en órbitas estables alrededor del núcleo atómico?" El joven danés Niels Bhor, publica un articulo, Sobre la constitución de los átomos y moléculas, donde se dan a conocer sus postulados, obligaciones que debía cumplir el átomo: 1 cpezor@uni.pe 2 asorianom@uni.pe • Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares no radiantes, llamadas "estados es- tacionarios". De acuerdo a la Física Clasica, si los electrones se mo- vieran en orbitas circulares, se cancelarían irradiando constantemente energía, describiendo una espiral en su movimiento hasta ﬁnalmente colapsar con el núcleo. Para que esto no suceda Bohr establecio el postulado siguiente: • Sólo estan permitidas aquellas órbitas en las cuales el momento angular del electrón es un multiplo entero de h 2π . Donde el momento angular del electrón estaria dado por: L = nh 2π 1 , donde n un entero positivo. • Un átomo solo emite o absorbe radiación electromag- nética cuando un electrón hace una transición de un estado a otro, cuya magnitud es igual a la diferencia de energía entre las dos órbitas. Para que un electrón pase de una orbita de menor energía a una de mayor energía necesita absorber una onda electromagnética que lleve asociada la cantidad de energía correspondiente a la diferencia de energía entre las dos órbitas. Cuando el electrón salta a una orbita superior (ver Figura 1b), deja un estado vació que hace inestable al átomo, para poder recuperar la estabilidad, el electrón debe regresar a la primera órbita liberando la energía que absorbió, emitiendo una onda electromagnética igual a la que absorbió(ver Figura 1c). 1 Conocido como la cuantización del momento angular, esta ecuación implica un número entero de longitudes de onda que se ajustan a la orbita.