Wie schon erwähnt muss das Photon, welches das Elektron beim Wechseln auf ein niedrigeres Energieniveau emittiert, aufgrund der Energieerhaltung dieselbe Energie besitzen. Die Energie eines Photons mit der Frequenz kann man mit dem Planckschen Wirkungsquantum ermitteln
Durch Gleichsetzen der beiden Energien und anschließendes umformen, erhält man die Frequenz beziehungweise Wellenlänge des Photons
Dabei repräsentiert die Lichtgeschwindigkeit. Franck-Hertz-Versuch Neon
Führt man den Franck Hertz Versuch mit Neon durch, dann erhält man aus dem Strom-Spannungs-Diagramm eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Maxima von Damit beträgt die Energie also
Setzt man dies nun in die obere Formel ein, dann liefert dies die Frequenz des Photons
Daraus lässt sich mit der Lichtgeschwindigkeit auch die Wellenlänge des emittierten Photons bestimmen
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Quantenphysik
Franck Hertz Versuch Aufgaben En
In Abhängigkeit der Beschleunigungsspannung, misst man den durch die Elektronen erzeugte Strom. Dabei fand man heraus, dass Atome nur in diskreten Energiepaketen Energie aufnehmen beziehungsweise abgeben können. Franck Hertz Versuch Aufbau und Durchführung
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Der Franck Hertz Versuch besteht aus einer mit Gas (Neon oder Quecksilber) gefüllten Röhre. Diese muss mit einem Ofen auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden, sodass die Wahrscheinlichkeit der Stöße zwischen Elektronen und Atomen einen nicht zu hohen aber auch nicht einen zu geringen Wert annimmt. Bei zu niedriger Temperatur treten hauptsächlich unelastische Stöße
auf und bei zu hoher Temperatur hauptsächlich elastische Stöße. Im ersten Fall verlieren dadurch die Elektronen zu selten Energie und im zweiten Fall kommt es zu einer zu starken Streuung der Elektronen. direkt ins Video springen
Franck-Hertz Versuch – Aufbau
Hat man die Röhre auf eine geeignete Temperatur gebracht, dann erhöht man die Spannung zwischen dem Gitter und der Glühkathode, welche Elektronen emittiert.
Franck Hertz Versuch Aufgaben Leifi
Der Franck Hertz Versuch leistete so einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Quantenmechanik. Franck Hertz Versuch Aufgaben
In diesem Abschnitt schauen wir uns an, wie man mit dem Franck Hertz Versuch unter Verwendung des Strom-Spannungs-Diagramms die Wellenlänge des emittierten Lichtes in der Röhre bestimmen kann. Wie schon beschrieben, werden die Atome des Gases aufgrund eines unelastischen Stoßes mit den beschleunigten Elektronen angeregt. Dadurch gelangen Elektronen des Atoms auf ein höheres Energieniveau. Das Atom befindet sich aber dann in einem energetisch ungünstigen Zustand, weshalb das Elektron kurze Zeit später wieder auf das niedrigere Energieniveau wechselt und dadurch ein Photon emittiert. Mit dem Franck Hertz Versuch kann man auf einfache Weise die Wellenlänge beziehungsweise die Frequenz des emittierten Photons bestimmen. Aufgrund der Energieerhaltung
muss die Energie des Photons gerade der Energiedifferenz zweier Energieniveaus entsprechen. Diese Energiedifferenz kann man dabei aus der Spannungsdifferenz zweier aufeinanderfolgender Peaks beziehungsweise Maxima bestimmen
Die Elektronen benötigen also diese Energie, um auf das nächste Energieniveau zu wechseln.
Franck Hertz Versuch Aufgaben Definition
Verdoppelt man nun die Spannung auf $9, 8 V$, so gibt es zwei Zonen inelastischer Stöße; eine in der Mitte zwischen der Kathode und dem Gitter und eine unmittelbar am Gitter. Entsprechend mehr Zonen inelastischer Stöße treten auf, wenn man die Spannungen $n\cdot U_A$ wählt. Es tritt eine Verdichtung der Zonen auf und die Zonen verschieben sich in Richtung der Kathode. Fazit Merke Hier klicken zum Ausklappen Die Atome (Hg-Atome im Versuch) können nur bestimmte diskrete Energien ( eine davon ist $4, 9 eV$ im Versuch) aufnehmen (und auch abgeben). Durch Spektralanalyse kann nachgewiesen werden, dass diese Energie in Form von Licht wieder emittiert wird. Dies ist ein (weiterer) Beweis für die Existenz diskreter Energiezustände in Atomen.
Franck Hertz Versuch Aufgaben 10
Der erste Stoß geschieht nun früher, da die nötige kinetische Energie nach einer kürzeren Strecke erreicht wird. Nach dem Stoß werden die Elektronen erneut beschleunigt und die Spannung und der vorhandene Weg bis zum Gitter reichen aus, um ein weiteres Mal die benötigte kinetische Energie zum Stoßen zu erlangen. Ist die Spannung hoch genug, kann dieses immer öfter geschehen. Die Abstände zwischen den Minima der Stromstärke sind dabei periodisch und entsprechen dem Wert der Spannung, die für einen ersten Stoß also die Beobachtung des ersten Leuchtstreifens nötig ist. Dies erklärt sich dadurch, dass die kinetische Energie der Elektronen gleich der elektrischen Energie des Beschleunigungsfeldes ist. D. E k i n = E e l e k t r i s c h = U ⋅ e E_{kin}=E_{elektrisch}=U\cdot e. Die Energie der Elektronen muss für den Stoß immer gleich groß sein, folglich muss auch die benötigte Spannung gleich sein. Bzw. muss sie für zwei Stöße doppelt so groß sein, da insgesamt die zweifache Energie benötigt wird.
Schaue bitte dazu hier rein: