Atomphysik, Kernphysik Radioaktivität - VCDforStudy

8.1.2 Struktur der Atomhülle
8.1.2.2 Franck-Hertz-Versuch
Franck-Hertz-Versuch mit Quecksilber gefüllter Röhre 84 82 150
Zu den besonders eindrucksvollen Versuchen der Atomphysik gehört der
Versuch nach Franck und Hertz (1913; Nobelpreis 1925) mit den scharf
ausgeprägten, äquidistanten Maxima und Minima des Auffängerstromes.
Der Versuch gilt als Beweis für die Richtigkeit der quantentheoretischen
Vorstellungen. Die Franck-Hertz-Röhre besteht im wesentlichen aus einer
Oxidkathode, einer netzförmigen Anode und einer Auffängerelektrode. In
der hochevakuierten Röhre befindet sich ein Tropfen Quecksilber. Vor
Beginn der Messungen muß die Röhre zur Erzeugung des Quecksilberdampfs
und zur Erzielung einer ausreichenden Stoßwahrscheinlichkeit
auf etwa 200 °C geheizt werden. Nach Erreichung einer konstanten
Temperatur wird die Oxidkathode auf schwache Rotglut erhitzt und zwischen
Kathode und Anode eine Gleichspannung zwischen 0 ... 50 V
angelegt.
Wird die Gegenspannung auf ca. -1,5 V eingestellt und die Anodenspannung
von 0 beginnend langsam erhöht, so nehmen die Elektronen im
Beschleunigungsfeld der Röhre bald eine solche Energie an, daß ein
immer größerer Teil des Primärstromes zur Auffängerelektrode gelangt.
Erreicht die Elektronenenergie die erste Anregungssstufe des Quecksilberatoms
(4,9 eV), so sind die Elektronen in der Lage, Hg-Atome anzuregen,
und verlieren dabei ihre Energie. Der Auffängerstrom zeigt ein
Minimum. Die Hg-Atome emittieren danach die im UV liegende Resonanzlinie
von 253,7 nm und kehren in den Grundzustand zurück. Bei
weiterer Erhöhung der Beschleunigungsspannung wächst die Anzahl der
zur Auffängerelektrode gelangenden Elektronen wieder an.Dieser Vorgang
wiederholt sich nun periodisch einige Male.
Lieferumfang:
Franck-Hertz-Röhre mit Quecksilberfüllung auf Frontplatte 84 82 180
Heizofen ohne Frontplatte 84 82 190
Zusätzlich erforderlich:
Betriebsgerät für Franck-Hertz-Versuche 84 82 130
Zweikanal-Oszilloskop HM 303 (optional) 85 33 625
Allgebrauchsthermometer -10 ... +250 °C 84 51 240
Experimentierkabel, 50 cm, rot 87 11 200
Experimentierkabel, 50 cm, blau 87 11 210
Experimentierkabel, 50 cm, grün 87 11 240
Abgeschirmte Leitung BNC-HF (2 Stück) (optional) 85 33 700
Abgeschirmte Leitung BNC-BNC 55 15 014
oder
Vielfachmeßgerät ESCOLA 10 für Übungen
(2 Stück, als Voltmeter) 85 31 160
oder
XY-Schreiber SE 790-1100 für den Demonstrationsunterricht 25 00 824
Literatur:
Franck-Hertz-Versuch 84 82 150.11
ist im Lieferumfang von 84 82 150 enthalten und kann bei Interesse einzeln
bezogen werden, 5 Seiten.
Das Foto zeigt die mehrfache Abregung der Zustände 7 1 S 0 und 7 3 S 1 über dem
Zustand 6 3 P 1 (Spektrallinien 435,8 nm und 407,8 nm), der nach Abstrahlung der
Linie 235,7 nm zum Grundzustand 6 1 S 0 des Quecksilbers führt.
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