Aufgabenstellung:
Die Energie des ersten angeregten Zustandes von Quecksilberatomen ist über
unelastische Elektronenstöße zu bestimmen. Zu Beginn des Versuches wird die Apparatur gemäß Abbildung 1 aufgebaut.
Nun werden die Röhrenheizung, die Stromversorgung und der Messverstärker
eingeschaltet. Die Röhre wird nun ca. 20 Minuten erwärmt, bis eine Temperatur
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von 160° - 180° vorliegt. Der Anodenstrom bei diesem Versuch beträgt
etwa I » 10-10 A. Da dies ein sehr geringer Strom ist, wird dieser durch einen
Messverstärker verstärkt. Die Empfindlichkeit des Gerätes ist auf 20 ×10-9
einzustellen. Der hiermit verstärkte Strom wird mit einem Milliampermeter
angezeigt. Hierbei entsprechen 10mA ungefähr einer Stromstärke von 2 ×10-10 A.
Der gemessene Anodenstrom steht in Abhängigkeit zur der
Beschleunigungsspannung h U (s. Abb. 2). [...]
Inhaltsverzeichnis
- Grundlagen
- Das Bohrsche Atommodel
- Das erste Postulat
- Das zweite Postulat
- Der Stoß
- Der unelastische Stoß
- Der elastische Stoß
- Das Bohrsche Atommodel
- Berechnungen
- Berechnungen der ersten Anregungsenergie des HG-Atoms
- Berechnung der Geschwindigkeit stoßender Elektronen
- Berechnungen der Wellenlänge des emittierten Lichtes
- Fehlerdiskussion
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Der Text befasst sich mit dem Franck-Hertz-Versuch und der Bestimmung der Energie des ersten angeregten Zustandes von Quecksilberatomen. Der Versuch verdeutlicht die Prinzipien der Quantenmechanik, insbesondere die diskreten Energieniveaus in Atomen.
- Das Bohrsche Atommodell und seine Postulate
- Der Stoßprozess zwischen Elektronen und Atomen
- Die Anregung von Atomen durch unelastische Stöße
- Die experimentelle Bestimmung der Anregungsenergie
- Fehleranalyse und Interpretation der Ergebnisse
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel behandelt die Grundlagen des Franck-Hertz-Versuchs, wobei das Bohrsche Atommodell als theoretisches Fundament eingeführt wird. Es werden die beiden Postulate Bohrs erläutert, die die Existenz diskreter Energieniveaus in Atomen begründen. Des Weiteren wird der Stoßprozess, sowohl unelastisch als auch elastisch, beschrieben, der für die Anregung von Atomen verantwortlich ist.
Das zweite Kapitel befasst sich mit den Berechnungen im Rahmen des Franck-Hertz-Versuchs. Es werden die Methoden zur Berechnung der ersten Anregungsenergie des Quecksilberatome, der Geschwindigkeit stoßender Elektronen sowie der Wellenlänge des emittierten Lichtes vorgestellt.
Schlüsselwörter
Franck-Hertz-Versuch, Quantenmechanik, Bohrsches Atommodell, Energieniveaus, Anregungsenergie, unelastischer Stoß, Quecksilberatom, Wellenlänge, Fehlerdiskussion
Häufig gestellte Fragen
Was beweist der Franck-Hertz-Versuch?
Der Versuch beweist die Existenz diskreter Energieniveaus in Atomen und bestätigt damit das Bohrsche Atommodell.
Warum wird Quecksilber (Hg) im Versuch verwendet?
Quecksilber eignet sich aufgrund seiner leicht erreichbaren Anregungsenergie und der Tatsache, dass es bei Erwärmung in den gasförmigen Zustand übergeht.
Was passiert bei einem unelastischen Stoß im Experiment?
Ein beschleunigtes Elektron gibt seine kinetische Energie an ein Quecksilberatom ab, wodurch dieses in einen höheren Energiezustand angeregt wird. Das Elektron verliert dabei fast seine gesamte Geschwindigkeit.
Was zeigt die Kurve des Anodenstroms in Abhängigkeit von der Spannung?
Die Kurve zeigt periodische Minima und Maxima. Der Abstand zwischen den Minima entspricht der ersten Anregungsenergie des Quecksilberatoms (ca. 4,9 eV).
Welche Rolle spielt die Röhrenheizung?
Die Heizung sorgt dafür, dass das Quecksilber verdampft, sodass eine ausreichende Dichte an Atomen für die Stöße mit den Elektronen vorhanden ist.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. (FH) Daniel Diers (Autor:in), 2002, Der Franck-Hertz-Versuch, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/20073
