Lösung: A-0024

Franck-Hertz-Versuch


idealisierte Messkurve:

a) Bei ganzzahligen Vielfachen von 4,5V müsste die Stromstärke schlagartig auf Null abfallen und jeweils für 1,5V dort verbleiben, bis sie wieder ansteigt.

b) Weitere Übergänge würden bei 0.2V, 0.8V, 1V, 1,2V, 2V und 2.2V stattfinden.
Da die Gegenspannung 1,5V beträgt, würde man nur die Übergänge bei 2V und 2.2V als zusätzliche Minima beobachten.
Bild

Messung mit anderem Gas:

a)
Aus ΔW=h c/λ ergeben sich die folgenden Energiewerte für die Übergänge:

Aus diesen Übergangsenergien ergeben sich dann die Energien der einzelnen Niveaus.

b)
Bild

c) Da zwei Leuchtstreifen zu sehen sind, muss es sich um eine Spannung von etwa 12V handeln.

Übergang ΔW in eV
1->2 2,11
2->3 1,01
2->4 1,66
3->5 1,2

Niveau W in eV
1 -5,12
2 -3,01
3 -2
4 -1,35
5 -0,8

Sonderfälle:
a) Da die Wahrscheinlichkeit eines Stoßes größer ist, werden die Minima stärker gegen Null gehen. Insgesamt wird der Auffängerstrom sinken, da die Wahrscheinlichkeit, dass ein Elektron durchdringt, sinkt.

b) Bei weinig mehr als 5,12V kommt es zur Ionisierung der Gasatome. Dies geschieht z.T. auch hinter dem Gitter. Durch die Gegenspannung werden nun die entstandenen positiven Ionen von den Elektronen getrennt und zur Auffängerelektrode beschleunigt, während die verbleibenden Elektronen zum Gitter beschleunigt werden. Dabei können beide Teilchensorten weitere Ionisierungen durchführen, es kommt zu einem Lawineneffekt.
Der Strom ist in diesem Fall "richtig" orientiert.


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