§ 204. Энергетические уровни атомов

480

Гл. XXII. Строение атома

катодом 2, ускоряются разностью потенциалов U

1

, действующей

между катодом 2 и металлической сеткой 4. Благодаря очень

малой концентрации атомов электроны пролетают короткий путь

между катодом и первой сеткой без столкновений и приобретают

энергию eU

1

.

Рис. 359. Устройство для измерения потери энергии электроном при

движении в парах ртути: 1 — стеклянная трубка, заполненная парами

ртути (давление — тысячные доли мм рт. ст.), 2 — накаленный катод

(нагреватель на чертеже не указан), 3 — анод, 4 и 5 — редкие ме-

таллические сетки, соединенные между собой,

U

1

и

U

2

— ускоряющая

и тормозящая разность потенциалов

За первой сеткой 4 на пути между нею и второй сеткой 5

электрическое поле равно нулю, так как сетки находятся при

одинаковом потенциале, и энергия электрона может измениться

только за счет соударения с атомом. Путь между сетками вы-

бирается достаточно длинным, так что каждый электрон испы-

тывает хотя бы одно соударение. Далее, на пути между второй

сеткой и анодом действует разность потенциалов U

2

, т о р м о-

з я щ а я электроны; ввиду этого до анода могут дойти только те

электроны, энергия которых больше eU

2

.

Постепенно увеличивая U

2

, определим

з а п и р а ю щ у ю

разность

потенциалов,

т. е.

то

н а и м е н ь ш е е з н а ч е-

н и е U

2

, при котором электроны не доходят до анода и ток через

гальванометр прекращается. Измерив запирающую разность

потенциалов, можно установить, теряют ли электроны энергию

при столкновениях с атомами. В самом деле, если на пути

между сетками электроны не теряют энергии, то запирающая

разность потенциалов будет равна ускоряющей; в противном

случае она будет меньше. При этом, если каждый электрон

отдает энергию W , то превышение ускоряющего напряжения

над тормозящим составит W/e.

Опыты такого рода, проведенные с парами ртути, дали заме-

чательный результат. Оказалось, что передача энергии от элек-

Гл. XXII. Строение атома

481

тронов к атомам существенно зависит от энергии электрона. По-

ка энергия электронов меньше, чем 4,9 эВ (т. е. U

1

< 4,9 В), элек-

троны вовсе не теряют энергии при соударениях с атомами (т. е.

U

2

= U

1

). Но когда энергия электронов достигает (или немного

превышает) 4,9 эВ (U

1

 4,9 В), потеря энергии при соударениях

сразу становится большой (т. е. U

2

 U

1

). При этом при столк-

новении электрон отдает, а значит, атом ртути воспринимает

всегда о д н у и т у ж е порцию энергии, равную 4,9 эВ

1

).

О чевидно, эта величина характеризует свойство атома ртути:

энергия его может меняться только на конечную величину, рав-

ную 4,9 эВ. Меньшую энергию атом ртути не воспринимает.

При изучении механики, теплоты, электричества мы не встре-

чались с подобным явлением: энергия любого тела или системы

тел в принципе могла изменяться непрерывно, т. е. сколь угодно

малыми порциями. В случае же атома ртути непрерывное изме-

нение энергии невозможно — энергия ртутного атома меняется

только п р е р ы в н о, т. е. на к о н е ч н у ю величину

2

).

Делая соответствующие опыты с другими веществами, мы

приходим к тому же заключению о п р е р ы в н о с т и (дискрет-

ности) э н е р г е т и ч е с к и х с о с т о я н и й атомов.

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: