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Experimento de 
Franck-Hertz com tubo 
de hg
 
Alunas: Marizângela Santana
 Najla Nascimento
 Nelissa Teixeira
Fundamentação teórica 
A teoria de Bohr para o átomo de hidrogênio, desenvolvida entre 1912 e 1913, obteve enorme 
sucesso, pois conseguiu explicar de forma convincente os espectros de raias e, mais 
particularmente, as séries espectrais do hidrogênio. Um conceito fundamental por ele 
introduzido é que as transferências de energia, seja na geração de um fóton, seja na absorção 
de radiação (levando o átomo para um estado excitado superior) se dá de maneira quantizada. 
Em 1914 James Franck e Gustav Hertz realizam um experimento que não só comprova as 
idéias de Bohr, mas também mostra que as transferências de energia por colisão se dão de 
forma quantizada.
 Uma típica válvula de Franck-Hertz é mostrada 
abaixo. Nela, o catodo é aquecido ao submetê-lo a 
uma tensão (em nosso experimento ela é de 6,3 V) e 
nesse processo forma-se uma nuvem eletrônica em 
seu redor. Se a grade for colocada em um potencial 
positivo (denominado de potencial de excitação), os 
elétrons irão ser acelerados em sua direção e alguns 
deles passam por ela, sendo recolhidos no anodo. O 
interior da válvula é preenchido com gás de mercúrio e 
os átomos deste gás se chocam com os elétrons 
acelerados a partir do catodo.
 Ao perder energia para os átomos de Hg, os elétrons não terão energia suficiente para 
vencer o potencial de retardo e dessa forma a corrente recolhida pelo anodo diminui. 
Entretanto, devido ao potencial de excitação, a energia dos elétrons aumenta novamente e a 
partir de um determinado valor superam o potencial de retardo e assim a corrente no anodo 
passa a crescer. Contudo o crescimento da energia dos elétrons vai até o ponto onde sua 
energia é equivalente à diferença dos níveis de energia do anodo grade catodo 2 Hg e assim 
uma nova absorção ocorre, isto é, um novo choque inelástico ocorre e a corrente do anodo 
decresce novamente.
Descrição do experimento
O experimento de Franck e Hertz consiste 
em acelerar elétrons de baixa energia 
emitidos termicamente (efeito termoiônico) 
por catodo C e acelerados na direção de um 
anodo A por uma diferença de potencial V. 
Alguns elétrons passam através dos 
buracos localizados no anodo e conseguem 
chegar até uma placa P desde que sua 
energia cinética seja suficiente para vencer 
o potencial de retardo Vr aplicado entre a 
placa P e o ânodo A.
● A primeira medidas foi realizada em um tubo contendo vapor de Hg. Para uma baixa 
voltagem, observa-se I cresce quando V cresce. quando V chega a 4, 9 V a corrente cai 
abruptamente. Isto foi interpretado como sendo uma interação entre os elétrons e os 
átomos de Hg que tem um início repentino quando os elétrons adquirem uma energia 
cinética de 4, 9 eV.
● Para V um pouco maior que 4, 9 V os elétrons após o processo de excitação ainda 
conseguem ganhar energia suficiente para superar Vr e chegar até a placa P. Os elétrons 
com energia menor que 4, 9 eV não são capazes de transferir sua energia para os 
átomos de Hg. Esta interpretação é consistente com a existência de estados de energias 
discretos para o átomo de Hg.
Franck e Hertz verificaram que quando a energia dos 
elétrons do feixe é menor do que 4, 9 eV, nenhuma 
linha espectral do vapor de Hg no tubo é emitida e 
quando a energia não é mais que uns poucos 
elétrons-volt maior do que esse valor, apenas uma 
linha é
vista no espectro. Essa linha tem comprimento de 
onda 2536, que corresponde exatamente a um fóton 
com 4,9 eV. Desta forma a experiência de Franck e 
Hertz forneceu evidências marcante da quantização 
de energia dos átomos e também forneceu um 
método para medir diretamente a diferença de 
energia entre estados quânticos de um átomo.
Procedimento experimental
Monte o experimento como mostrado na figura:
 Conecte a unidade de operação na porta do computador COM1, COM2 ou USB. Inicialize o 
programa de medição e selecione o experimento Franck-Hertz Cobra3. 
Selecione os parâmetros fornecidos:
e pressione o botão continue.
Agora o forno do tubo de Franck-Hertz será aquecido até 175ºC. Em uma tensão 
particular U1 = Uz , que é dependente da temperatura, uma descarga 
incandescente ocorre entre o anodo e o catodo por meio da ionização. Medições 
significativas só podem ser obtidas para tensões U1 < Uz .
Materiais utilizados 
● Unidade de controle Franck-Hertz;
● Tubo de Hg Franck-Hertz;
● Forno para tubo de Hg;
● Termopar NICr-Ni;
● cabo de ligação para tubo de Hg 5 pinos;
● Cabo blindado BNC, I=75 cm;
● Cabo de transmissão de dados;
● Software de medição para o experimento;
● Pc windows 95 ou superior;
Gráfico obtido 
Conclusão
Os resultados finais ficaram dentro do esperado.