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Atomphysik, Kernphysik Radioaktivität - VCDforStudy

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8.1.2 Struktur der

8.1.2 Struktur der Atomhülle Leuchtschichten des Neons nach Anregung durch Elektronenstöße Die Abbildung zeigt ein Detail der Franck-Hertz-Röhre mit Neonfüllung, wenn durch das Fenster des Schutzzylinders das Innere der Röhre beobachtet wird. Die hier gezeigten Leuchterscheinungen treten zwischen der parallel zueinander liegenden Steuerelektrode und Anode während des Betriebes der Röhre mit einer konstanten Anodenspannung von ca. 50 V auf. Dabei handelt es sich um die Abregung der oberen Energiezustände der Ne-Atome nach der Anregung durch die Stöße mit den Elektronen. Die Abregung der 3p-Zustände, die zwischen 18,4 eV und 19 eV über dem Grundzustand liegen, erfolgt nicht direkt zum Grundzustand, sondern findet über die 3s-Zwischenzustände statt. Die letzteren liegen zwischen 16,6 eV und 16,9 eV über dem Grundzustand. Durch diesen Quantensprung von ca. 2 eV entsteht die beobachtete Abstrahlung von einer Wellenlänge von ca. 640 nm, die im sichtbaren, rotgelben Bereich liegt. Franck-Hertz Versuch mit Neon gefüllter Röhre im Aufbaurahmen In dem universell einsetzbaren ELWE-Aufbaurahmen 86 19 010 kann der vollständige Aufbau des Franck-Hertz-Versuchs mit Neon gefüllter Röhre weithin gut sichtbar untergebracht werden. Zu diesem Zweck ist die Franck-Hertz-Röhre mit Neonfüllung auf einer Experimentierplatte befestigt worden. Außerdem können das Betriebsgerät und das Oszilloskop auf Geräteplattformen rutschfest aufgestellt werden. Im Aufbaurahmen können sowohl Experimentierplatten als auch herkömmliche Geräte auf Geräteplattformen kombiniert werden. Die Geräteplattform 70 00 205, die auf jeder Ebene eingelegt werden kann, sowie die Meßgeräteplattform 86 19 013 machen aus dem Aufbaurahmen eine universelle Vorrichtung zur erhöhten "Präsentation" im Unterricht. Eine elektrisch geschützte Anschlußeinheit bietet die Möglichkeit, bis zu vier Geräte anzuschließen. Diese wird zwischen den Halteschienen des Gestells eingehängt. Die ausführliche Beschreibung des Aufbaurahmens 89 19 010 finden Sie im Teilkatalog 1 "Stativmaterial" auf Seite 1-3. Franck-Hertz Röhre mit Neonfüllung auf Experimentierplatte 84 82 245 Zur Durchführung des Franck-Hertz-Versuchs als Demonstrationsversuch im Aufbaurahmen 89 19 010 oder Experimentiergestell 86 19 00 ist die Franck-Hertz-Röhre mit Neongasfüllung auf eine Experimentierplatte montiert worden. Die Experimentierplatte wird zwischen den Halteschienen des Aufbaurahmens eingehängt, so daß sie auch aus größerer Entfernung noch gut sichtbar ist. Die notwendigen Anschlüsse zum Franck-Hertz-Betriebsgerät werden an der Röhre selbst und an dem aufgedruckten Röhrensymbol vorgenommen. Dafür sind an der Röhre eine BNC-Buchse und an der Abbildung Sicherheitsbuchsen vorgesehen. Abmessungen der Experimentierplatte in mm: 297 x 260 x 60 Masse: ca. 1 kg 8 - 16

8.1.2 Struktur der Atomhülle 8.1.2.3 Resonanzfluoreszenz Steuergerät zur Franck-Hertz-Röhre mit Neonfüllung 84 822 50 liefert die feste Steuerspannung und die variable Gegenspannung 1,3 ... 10 V für den Betrieb der Franck-Hertz-Röhre mit Neonfüllung 84 82 220 / 84 82 245, die im Betriebsgerät 6756,00 von NEVA nicht enthalten sind. Beide Ausgänge sind erdfrei und galvanisch getrennt. Bei Verwendung des Betriebsgerätes 84 821 30 oder des Betriebsgerätes 6749,00 von NEVA ist das Steuergerät nicht erforderlich. Steuerspannung: 8 V / 5 mA Gegenspannung: 1,3 ... 10 V / 5 mA Spannungsversorgung: 230 V AC, 50(60) Hz Abmessungen in mm: 120 x 65 x 40 Masse: ca. 390 g Elektronenstoßversuch Mit der Entdeckung der quantenhaften Energieübertragung von Elektronen auf Atome und der quantenhaften Emission von Strahlungsenergie wurde der Franck-Hertz-Versuch, neben dem lichtelektrischen Effekt, eine der bedeutendsten experimentellen Stützen der Quantentheorie. Neben der klassischen Röhre mit reiner Hg-Dampf-Füllung benutzten Franck und Hertz – nach vorausgegangenen Versuchen von E. Gehrke und R. Seeliger – auch Röhren mit Gasgemischen (z.B. Neon-Helium und Neon-Quecksilber). Röhren dieser Art sind schon bei Zimmertemperatur funktionsfähig und zeigen neben dem elektrischen Effekt visuell den charakteristischen Farbumschlag der elektrischen Gasentladung beim Auftreten neuer Anregungsstufen und spektroskopisch das Erscheinen neuer Linien bei Erhöhung der Beschleunigungsspannung. Der elektronische Effekt läßt sich mit zwei Maxima und Minima schon mit einem Mikroamperemeter zeigen. Elektronenstoßröhre mit Hg-Dampf und Neonfüllung 84 82 110 Die Röhre enthält eine direkt geheizte Oxidkathode mit nahezu punktförmigem Bariumoxidfleck, eine netzförmige Anode und eine Auffängerelektrode. Sie ist mit spektralreinem Neon und einem Tropfen Quecksilber gefüllt. Die Röhre ist auf einer Isolierstoff-Grundplatte mit Anschlüssen für die zusätzlichen Schaltelemente betriebsfertig montiert. Außerdem befinden sich auf der Platte ein Potentiometer zur Einstellung der Gegenspannung und ein Widerstand zur Begrenzung des Anodenstromes. Die Röhrenplatte kann mit dem Aufstellfuß 86 14 190 und dem Haltearm 86 14 191 (Seite 1-11) oder im Aufbaurahmen 86 19 010 (Seite 1-3) oder im Experimentiergestell 86 19 000 (Seite 1-2) gehaltert werden. Beobachtbare Erscheinungen: Bei langsamer Erhöhung der Beschleunigungsspannung von 0 V an können folgende Erscheinungen beobachtet werden: Anodenspannung 0 ... 7 V. Auch bei völliger Dunkelheit im Entladungsraum kein Gasleuchten erkennbar. Auffängerstrom kleiner als 10 -6 A. Anodenspannung ca. 10 V. In der Umgebung der Kathode fahlblaues Leuchten des Hg-Dampfes. Spektroskopisch sind die Hg-Linien 434,7 nm und 436,8 nm erkennbar. Bei 17 V starker Abfall des Auffängerstromes unter Weiterbestehen des blauen Hg-Leuchtens. Der Stromabfall kommt durch die Anregung der ultravioletten Neonlinien 73,5 nm und 74,3 nm zustande. Bei 18,3 V erstmaliges Auftreten der roten Neonlinien 640,2 nm und 671,7 nm. Fast völliges Verschwinden des blauen Leuchtens. Bei weiterer Erhöhung der Anodenspannung erscheint die gelbe Neonlinie 585,2 nm. Farbumschlag der Entladung von Dunkelrot ins Gelblich-Rote. Minimum des Auffängerstromes. Bei abermaliger Steigerung der Anodenspannung erneutes Anwachsen des Auffängerstromes bis zu einem Maximum bei 21,5 V, Ionisierungsspannung des Neons. Elektronenstoßröhre, Röhre einzeln 84 82 120 Ersatzröhre, zum Selbsteinbau. Literatur: Versuche mit der Elektronenstoßröhre 84 82 110.31 ist im Lieferumfang von 84 82 110 enthalten und kann bei Interesse auch einzeln bezogen werden. 8 - 17

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