BOHR ATOM MODELİNİN DESTEKÇİSİ FRANCK-HERTZ DENEYİ
20.yüzyıla girildiğinde atomun özelliklerini açıklayan model henüz yoktu ve haliyle atomun yapısı da bilinmiyordu. Fakat 1913 yılına gelindiğinde Robert A. Millikan elektron yükünü, dolayısıyla elektron kütlesini belirlemiş, Ernest Rutherford bazı yaptığı deneyler sonucu, atomu merkezinde pozitif yük bulunan bir yapı olarak ifade etmiş. Niels Bohr da bu yapılan çalışmalar ile elde edilen bilgileri de göz önüne alarak hidrojen atomu için bir model öne sürmüştü.
Bu model elektronun merkezdeki pozitif yük etrafında döndüğünü kabul ediyordu ve elektronun dönerken sahip olduğu açısal momentumu, Planck sabiti h ile ilişkilendiriyordu. Bu model ile Bohr, hidrojen atomundaki elektronun enerji değerlerinin elektronun kütlesine, yüküne ve Planck sabitine bağlı olarak kesintili değerler alacağını göstermişti.
Bohr atom modelinin deneysel olarak ilk kez kanıtlanması da 1914 yılında Alman Fizikçiler James Franck ve Gustav Ludwig Hertz’in yaptıkları deneyin sonuçlarını yayınlamasıyla gerçekleşti. (İlginç olan ise bu çalışma sırasında ikisininde Bohr’un çalışmalarından haberi olmaması.)
Deney düzeneği bir katot ışını tüpünden oluşuyor. Tüpün bir ucunda ısıtıldığında elektron saçan bir katot diğer ucunda yüzeyine ulaşan elektronu toplayarak akım oluşturan bir anot bulunmakta.
Deneyde, içinde cıva buharı bulunan cam tüpte hızlandırma gerilimleri aracılığıyla katodun ısıtılmasıyla katottan salınan elektronların hızları ve dolayısıyla kinetik enerjileri değiştirilerek gaz halindeki cıva atomlarıyla çarpışmaları sağlanır. Tüpün bir ucunda olan katottan diğer ucunda olan anota varabilen elektronların akımları ölçülür. Voltajın arttırılması ile hazırlanan elektronların oluşturduğu akım artar, fakat belli bir voltajda akım aniden düşer. Bu düşüş, elektronlar bu voltaj farkı altında kazandıkları kinetik enerjiyi cıva atomlarına aktardıkları için anota varan elektronların sayısının azalması demek. Bu durumda elektronların kaybettiği enerji atomlara aktarılmış, tabandaki atomlar üst düzeye geçmiş.
Sonuç olarak deneyde gözlenen akımdaki düşme, taban enerji ve uyarılmış enerji düzeyi kavramlarıyla ifade edilir ve atomlarda enerji düzeylerinin varlığını gösterir. Bu enerji düzeyleri ise atomun soğurduğu (absorbe ettiğini) ya da saldığı enerjinin sadece belirli miktarlarda (yani kuantumlu) olduğunu gösterir.
Anlayacağınız “Atomda enerji değerleri kesiklidir” düşüncesini doğrulayan Franck-Hertz Deneyi, fizik alanında oldukça önem ifade eden tarihsel bir deney olmuştur. 1925 yılında da Nobel fizik Ödülüne layık görülmüştür.
Kaynakça
https://www.britannica.com/science/Franck-Hertz-experiment
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-70626-7_74
https://www.google.com/amp/s/www.fizik.net.tr/site/amp/enerji-duzeyleri-ve-franck-hertz-deneyi