Der Franck-Hertz-Versuch
Geschichte und Versuchsidee:
Das Bohrsche Atommodell von 1913 war bei der Erklärung des Spektrums des Wasserstoffatoms sehr erfolgreich. Leider ging Bohr von zwei Postulaten aus, die er nicht herleiten konnte. Das 1. Postulat von Bohr fordert, dass nur ganz bestimmte Bahnen für Elektronen erlaubt sind. Das 2. Postulat fordert, dass die Elektronen beim Springen von einer äußeren auf eine innere Bahn die Energiedifferenz in Form von Photonen abgeben. Aus dem 1. Postulat konnte man folgern, dass nur diskrete Enegiezustände in den Atomen vorkommen.
Im Jahre 1913 versuchten Franck und Hertz diese Aussage zu bestätigen. Sie verwendeten zur Anregung der Elektronen nicht Licht, sondern freie Elektronen, die mit den Gasatomen zusammen stoßen können. Freie Elektronen sind nicht gebundene Elektronen, sie besitzen beliebige kinetische Energien. Bei den Zusammenstößen soll deren Energie auf die Elektronen der Gasatome übertragen werden. Daurch sollten die diskreten Energiezustände nachgewiesen werden.
Ecker
Versuchsaufbau:
Schaltung:
Schaltung in Originalgröße in einem Extrafenster.
Beobachtungen und Messergebnisse:
Anodenstrom in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung
Versuchserklärung:
Der Elektronenfluss wird mit Hilfe der Steuerspannung geregelt. Solange die Elektronen nicht die kinetische Energie besitzen um Elektronen der Neonatome auf höhere Energieniveaus anzuheben, werden sie elastisch gestreut. Sobald die Beschleunigungsspannung 19V beträgt werden Elektronen der Neongasatome beim Zusammenstoß auf ein höheres Energieniveau angeregt. Dabei geben die beschleunigten Elektronen ihre gesamte kinetische Energie ab (inelastischer Stoß). Da die Elektronen stehen geblieben sind fließt kaum noch Strom. Bei höherer Beschleunigungsspannung werden die Elektronen erneut beschleunigt, sodass sich der Vorgang bei ca. 38V und 57V wiederholt. Die Gegenspannung dient zum Abfangen der an der Glaswand gestreuten Elektronen. Damit sie nicht die Stromstärke beeinflussen. Die indirekt geheizte Kathode sorgt für gleiche Startgeschwindigkeit der Elektronen.
Sibel Loewke u. a.
Frage: Weshalb kann man die angeregten Neon-Atome in der Röhre rötlich leuchten sehen?
Die Antwort muss noch hier hin!
Versuchsergebnis:
Hier fehlt noch ein Beitrag!