Abbildung 2: Glasröhre mit Neon Betrachtet man den Verlauf der Stromstärke in Abhängigkeit der angelegten Beschleunigungsspannung, stellt man periodisch wiederkehrende Minima und Maxima dieser fest. Die Spannungswerte, bei denen Minima der Stromstärke auftreten, stimmen mit denen überein, bei welchen man die Leuchtstreifen beobachten kann. Franck-Hertz-Versuch Aufgabe. Für Quecksilber sieht das Strom-Spannungs-Diagramm typischerweise folgend aus. Abbildung 3: Gemessene Stromstärke in Abhängigkeit der angelegten Spannung Erklärung Die Elektronen treten aufgrund des glühelektrischen Effektes aus der Kathode aus und werden mit Hilfe der Beschleunigungsspannung zum Gitter beschleunigt. Zwischen Gitter und Auffangelektrode existiert ein Gegenfeld aufgrund der dort angelegten Spannung. Dieses ist, wie es der Name schon sagt, entgegen der Bewegung der Elektronen gerichtet und bremst diese folglich ab. Nur Elektronen, deren kinetische Energie mindestens so groß ist wie die elektrische Energie des Gegenfeldes, können die Auffangelektrode erreichen.
Für eine Franck-Hertz-Röhre mit Quecksilber soll mit Hilfe einer Photozelle nachgewiesen werden, dass von den Quecksilberatomen nach deren Anregung Photonen ausgesandt werden. Es stehen dazu eine Photozelle mit einer Caesium- und eine Photozelle mit einer Platinelektrode zur Verfügung. Entscheiden Sie begründet, ob beide, lediglich eine oder sogar keine der beiden Photozellen für den Nachweis geeignet sind. Hinweis: Zur Beantwortung dieser Frage sind Kenntnisse über den Photoeffekt notwendig. Franck hertz versuch aufgaben 10. Die dort auftretenden Größen geben Ihnen einen Hinweis auf den Ansatz. In den üblichen Franck-Hertz-Röhren mit Quecksilber tritt eine Anregung der Quecksilberatome bei einer Beschleunigungsspannung der Elektronen von 4, 9V auf. Denken Sie daran, dass jede Photozelle eine gewisse, für sie charakteristische Austrittsarbeit hat. In einer Originalarbeit über ihre Entdeckung schrieben J. Franck und G. Hertz Folgendes: " Da sich dieselbe Erscheinung [gemeint ist die Ionisation] jedesmal wiederholt, wenn die beschleunigende Spannung gleich einem ganzen Vielfachen der Ionisierungsspannung wird, so haben wir eine Kurve zu erwarten, die Maxima von wachsender Größe besitzt, deren Abstand stets gleich der Ionisierungsspannung ist.
Der Franck-Hertz-Versuch A Eine mit Neon gefüllte Röhre besitzt neben Katode und Anode einen dritten Anschluss (Gitter) zwischen Katode und Anode. Zwischen Katode und Gitter wird eine veränderbare Gitterspannung angelegt. Eine weitere konstante Spannung zwischen Gitter und Anode wirkt als Gegenspannung. Screenshot Erhöhen Sie die Gitterspannung langsam auf 22V. Franck hertz versuch aufgaben 3. Notieren Sie Ihre Beobachtungen. Stellen Sie die Spannung auf 50V ein. Notieren Sie Ihre Beobachtung. Aktivieren Sie die Schaltfläche Messen und formulieren Sie eine Erkenntnis. Welche Beobachtung ist für eine maximale Gitterspannung von 80V zu erwarten? Überprüfen Sie Ihre Vorhersage mit der Simulation.
Eine letzte Spannung, die Gegenfeldspannung U g U_g von 1 bis 2 Volt, ist zwischen Gitter und Auffangelektrode angelegt. Durchführung Die Gegenfeldspannung zwischen Gitter und Auffangelektrode bleibt während des Versuches unverändert. Ebenso wird die Glühkathode mit einer konstanten Spannung betrieben. Lediglich die an der Kathode austretenden Elektronen werden mit einer regelbaren Spannung beschleunigt. Dies geschieht von 0 Volt bis zur gewünschten Maximalspannung. Abhängig von der angelegten Beschleunigungsspannung wird der Strom an der Auffangelektrode gemessen. Beobachtungen Beobachtet man die Glasröhre, so sieht man zu Beginn keine Veränderung. Franck-Hertz-Versuch. Erst bei einer bestimmten Spannung (für Quecksilber 4, 9 V) kann man kurz vor dem Gitter einen leuchtenden Streifen wahrnehmen. Dieser verschiebt sich in Richtung der Kathode, wenn die Spannung weiter erhöht wird. Wird das Doppelte der zuvor erwähnten Spannung erreicht, erscheinen zwei solcher Streifen. Bei der dreifachen Spannung drei, wie in der Abildung zu sehen, bei der vierfachen Spannung vier und so weiter.
Licht einer Wellenlänge von 253, 7 nm liegt im UV-Bereich. Beim Betrieb einer Quecksilberdampflampe wird jedoch auch sichtbares Licht (Wellenlängenbereich ca. Franck Hertz Versuch · einfach erklärt + Beispiel · [mit Video]. 400 nm bis 800 nm) emittiert, also bei deutlich niedrigeren Energien als 4, 9 eV. Begründen Sie, warum sich diese Energien nicht im Verlauf des Franck-Hertz-Diagramms zeigen. Die dort auftretenden Größen geben Ihnen einen Hinweis auf den Ansatz. Denken Sie an die üblichen Abstände der höheren Anregungsniveaus in den Atomen. Die Quecksilberatome befinden sich vor der Anregung im Grundzustand.
Bedeutung für die Quantenmechanik Der Franck-Hertz-Versuch belegt, dass Atome nur ganz bestimmte Energiemengen aufnehmen könnenn und nicht etwa kontinuierlich. Dies bestätigt die Postulate des bohrschen Atommodells. Nach diesem existieren diskrete Energieniveaus der Elektronen um den Atomkern. Diese Idee von einer Diskontinuität in der Natur der kleinsten Teilchen ist ein wichtiges Prinzip der Quantenmechanik und wird durch diesen Versuch mit Hilfe eines relativ simplen Experimentes demonstriert. Quellen Abbildung 2: "Franck-Hertz-Neon-3" by Infoczo - Own work. Licensed under CC BY-SA 4. 0 via Wikimedia Commons Dieses Werk steht unter der freien Lizenz CC BY-SA 4. 0. → Was bedeutet das?
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