ফ্রাঙ্ক এবং হার্টজ পরীক্ষার সাথে দেখা করুন

আপনি কি জানেন হার্টজ পরীক্ষা? এটি 1914 সালে বিজ্ঞানী জেমস ফ্রাঙ্ক এবং গুস্তাভ লুডভিগ হার্টজ দ্বারা প্রথমবারের মতো একটি গবেষণা করা হয়েছিল, যার উদ্দেশ্য ছিল পরমাণুতে উপস্থিত ইলেকট্রনের শক্তির মাত্রা নির্ধারণ করা।

ফ্রাঙ্ক এবং হার্টজ পরীক্ষা

হার্টজের পরীক্ষা বোহরের পরমাণুর কোয়ান্টাম মডেল নিশ্চিত করতে সক্ষম হয়েছিল, প্রমাণ করে যে পরমাণু শুধুমাত্র কোয়ান্টা নামক নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি শোষণ করতে সক্ষম। সেই কারণে, এটি কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের জন্য অপরিহার্য পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি। এই গবেষণার জন্য, ফ্রাঙ্ক এবং হার্টজ 1925 সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন।

ইতিহাস, হার্টজ কে ছিলেন?

1913 সালে, নিলস বোর পরমাণুর একটি নতুন মডেলের অস্তিত্বের পক্ষে ছিলেন, যা পরে বলা হয় বোহর পারমাণবিক মডেল, এবং ইলেকট্রন কক্ষপথের অস্তিত্বের প্রস্তাব করেছিলেন, যা একটি মডেল হিসাবে ছিল রাদারফোর্ড পারমাণবিক মডেল, অনেকটা গ্রহতন্ত্রের মতো। তার মডেলের সাহায্যে তিনি চারটি অনুমানের প্রস্তাব করেছিলেন, যার মধ্যে একটি ইলেকট্রনের কক্ষপথের পরিমাপকরণের সাথে সম্পর্কিত ছিল।

এইভাবে, প্রথম পরীক্ষাগুলি এই পরিমাপ যাচাই করতে সক্ষম হবে। প্রথম পরীক্ষায়, আলো ব্যবহার করা হয়েছিল, যেহেতু সেই সময়ে এটি জানা গিয়েছিল যে আলো শক্তির পরিমাণ দিয়ে তৈরি। এই কারণে, বোহরের সমালোচনা করা হয় যে কক্ষপথের পরিমাপকরণের ফলাফল, এবং সেইজন্য, পরমাণুর ইলেকট্রনের শক্তির অবস্থার পরিমাপকরণের ফলাফল শুধুমাত্র আলোর পরিমাপের মধ্যেই ছিল।

1914 সালে, ফ্রাঙ্ক এবং হার্টজ, যারা পরমাণুর আয়নকরণ শক্তি নিয়ে কাজ করছিলেন, পারদ পরমাণুর শক্তির মাত্রা ব্যবহার করে একটি পরীক্ষা তৈরি করেছিলেন। তার পরীক্ষায় কোনো আলো ব্যবহার না করে শুধুমাত্র ইলেকট্রন এবং পারদ পরমাণু ব্যবহার করা হয়েছে। বোহর এইভাবে তার পারমাণবিক মডেলের অকাট্য প্রদর্শনী অর্জন করেছিলেন।

অনুশীলনে হার্টজের পরীক্ষা

প্রথমে, শক্তির স্তরের পরিমাপ প্রদর্শনের জন্য, তারা একটি ক্যাথোড, একটি পোলারাইজড গ্রিড এবং একটি অ্যানোড দিয়ে গঠিত একটি ট্রায়োড ব্যবহার করেছিল, যা একটি ভ্যাকুয়াম টিউবের ভিতরে একটি ইলেক্ট্রন রশ্মি তৈরি করতে সক্ষম। একটি গ্যাসীয় অবস্থায় পারদ ধারণ করে .

তারপরে তারা ইলেকট্রনের দখলে থাকা গতিশক্তি অনুসারে অ্যানোড দ্বারা প্রাপ্ত কারেন্টের পরিবর্তন পরিমাপ করতে এগিয়ে যায় এবং এইভাবে তারা সংঘর্ষের মুহুর্তে ইলেকট্রনের শক্তির ক্ষতি অনুমান করতে সক্ষম হয়েছিল।

উপাদান

ট্রায়োড গ্রুপটি পারদ ধারণকারী একটি কাচের ক্যাপসুলের মধ্যে ছিল। বিভিন্ন তাপমাত্রায় এই পরীক্ষাটি চালানো সম্ভব এবং ঘরের তাপমাত্রায় একটি পরিমাপের সাথে এই ফলাফলগুলি তুলনা করতে সক্ষম হওয়া গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে পারদ একটি তরল অবস্থায় থাকবে।

যখন পারদ 630 K তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয়, তখন এটি একটি গ্যাসে পরিণত হয়। কিন্তু সেই তাপমাত্রায় পৌঁছানো এড়াতে, ক্যাপসুলের অভ্যন্তরে কম চাপ দিয়ে কাজ করা সম্ভব এবং এটিকে 100 থেকে 200 ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা যেতে পারে।

ইলেকট্রন বের করার জন্য এবং আপনাকে একটি প্রাসঙ্গিক গতিতে পৌঁছানোর জন্য, একটি ভোল্টেজ ব্যবহার করতে হবে যা ক্যাথোড এবং গ্রিডের মধ্যে অবস্থিত হবে, যা একটি ত্বরণ ভোল্টেজ হবে, উত্পাদন করবে অনডাস ডি রেডিও। একইভাবে, ইলেক্ট্রনগুলিকে ধীর করার জন্য, অ্যানোড এবং গ্রিডের মধ্যে বিপরীত দিকে একটি ভোল্টেজ স্থাপন করা আকর্ষণীয় হতে পারে।

হার্টজ পরীক্ষার ফলাফল

যেমন ব্যাখ্যা করা হয়েছে হার্টজের জীবনী, এই পরীক্ষার ফলাফল হল যে অ্যানোড আউটপুটে স্থাপিত একটি কারেন্ট-ভোল্টেজ কনভার্টার থেকে ইলেকট্রনের নিষ্কাশন সম্ভাব্য পার্থক্যের সাথে সম্পর্কিত সম্ভাব্য পার্থক্যটি যেভাবে বিবর্তিত হবে তা উপস্থাপন করা সম্ভব হবে। ক্যাথোড

কম সম্ভাব্য পার্থক্য পেতে, 4,9 V পর্যন্ত, টিউবের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট ক্রমবর্ধমান সম্ভাব্য পার্থক্যের সাথে ক্রমশ বৃদ্ধি পায়। উচ্চ ভোল্টেজের সাথে টিউবের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বৃদ্ধি পায় এবং ইলেকট্রনগুলি ত্বরণ গ্রিডের দিকে আরও জোরে টানা হবে। এই ক্ষেত্রে, এটি দেখা যায় যে 4,9 ভোল্টে, কারেন্ট হঠাৎ কমে যায়, প্রায় শূন্যে ফিরে আসে।

ভোল্টেজ বাড়তে থাকলে কারেন্ট ক্রমাগত বাড়তে থাকে, যতক্ষণ না 9.8 ভোল্টে পৌঁছানো হয়, যা ব্যবহৃত কারেন্টের প্রথম ভলিউমের ঠিক দ্বিগুণ, এবং আমরা দেখতে পাচ্ছি যে 9.8 ভোল্টে একইরকম আকস্মিক ড্রপ ঘটে। প্রায় 4.9 ভোল্টের বৃদ্ধির জন্য বর্তমান ড্রপের এই সিরিজটি অন্তত 100 ভোল্টের সম্ভাব্যতাকে পর্যবেক্ষণযোগ্যভাবে ধরে রাখবে।

হার্টজ পরীক্ষার ফলাফলের ব্যাখ্যা

ফ্রাঙ্ক এবং হার্টজ ইলেকট্রনের স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ এবং স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের শর্তে তাদের পরীক্ষাগুলি ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হন। কম সম্ভাবনায়, ত্বরিত ইলেকট্রনগুলি কেবলমাত্র একটি মাঝারি পরিমাণ গতিশক্তি অর্জন করে। যখন তারা কাচের নলের মধ্যে পারদ পরমাণুর মুখোমুখি হয়েছিল, তখন তারা কেবল স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ করেছিল।

কোয়ান্টাম মেকানিক্সের ভবিষ্যদ্বাণীতে এটির কারণ রয়েছে যা নির্দেশ করে যে একটি পরমাণু কোনো শক্তি শোষণ করতে সক্ষম নয় যতক্ষণ না সংঘর্ষের শক্তি একটি উচ্চতর শক্তি স্তরে বলা পরমাণুকে উত্তেজিত করার জন্য প্রয়োজনীয় মান অতিক্রম করে।

শুধুমাত্র স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের জন্য, সিস্টেমের মধ্যে গতিশক্তির পরম পরিমাণ একই থাকে। যেহেতু ইলেকট্রনের ভর রয়েছে যা কম বৃহদায়তন পরমাণুর তুলনায় প্রায় হাজার গুণ হালকা, এর মানে হল যে বেশিরভাগ ইলেকট্রন তাদের গতিশক্তি ধরে রাখে, হার্টজ তরঙ্গ. উচ্চ সম্ভাবনার ফলে গ্রিড থেকে অ্যানোডে আরও ইলেকট্রন চালিত হয় এবং ত্বরণ সম্ভাবনা 4.9 ভোল্টে না পৌঁছানো পর্যন্ত পর্যবেক্ষিত কারেন্ট বৃদ্ধিতে সফল হয়।

পারদ পরমাণুর সর্বনিম্ন ইলেকট্রনিক উত্তেজনা শক্তির প্রয়োজন 4,9 ইলেকট্রন ভোল্ট (eV)। যে ক্ষেত্রে ত্বরণ শক্তি 4.9 ভোল্টে পৌঁছেছে, প্রতিটি মুক্ত ইলেক্ট্রন গ্রিডে পৌঁছানোর সময় সেই তাপমাত্রায় তার অবশিষ্ট শক্তির চেয়ে ঠিক 4.9 eV গতিশক্তি শোষণ করে।

এই কারণে, একটি পারদ পরমাণু এবং একটি মুক্ত ইলেকট্রনের মধ্যে একটি সংঘর্ষ সেই সময়ে স্থিতিস্থাপক হতে পারে, অর্থাৎ, একটি মুক্ত ইলেক্ট্রনের গতিশক্তি একটি পারদ পরমাণু আছে এমন একটি ইলেকট্রনের শক্তি স্তরকে উত্তেজিত করে সম্ভাব্য শক্তিতে পরিণত হতে পারে। . যখন এর সমস্ত গতিশক্তি হারিয়ে যায়, তখন মুক্ত ইলেকট্রন স্থল ইলেক্ট্রোডের সামান্য নেতিবাচক শক্তিকে অতিক্রম করতে অক্ষম হয় এবং তড়িৎ প্রবাহ দ্রুত নেমে যায়।

যখন ভোল্টেজ বাড়ানো হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি একটি স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ তৈরি করে, তাদের গতিগত সম্ভাবনা 4.9 eV হারায়, কিন্তু তারপর একটি ত্বরিত অবস্থায় থাকে। এইভাবে, 4.9 V থেকে শুরু করে ত্বরণ সম্ভাবনা বাড়ানো হলে পরিমাপ করা কারেন্ট আবার বেড়ে যায়। যখন 9.8 V এ পৌঁছায়, পরিস্থিতি আবার পরিবর্তিত হয়।

সেই মুহুর্তে, প্রতিটি ইলেক্ট্রনের দুটি স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের অংশ হওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি রয়েছে, যা দুটি পারদ পরমাণুকে উত্তেজিত করতে পরিচালনা করে এবং তারপরে তাদের সমস্ত গতিশক্তি হারায়। এই পরিলক্ষিত বর্তমান হ্রাস ব্যাখ্যা কি. 4.9 ভোল্টের ব্যবধানে, এই পদ্ধতিটি নিজেই পুনরাবৃত্তি হবে, কারণ ইলেকট্রনগুলি আরও একটি স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের অভিজ্ঞতা লাভ করতে চলেছে।