Franck-Hertz-Versuch: Korrektur

Menja · Anmeldungsdatum: 10.11.2007 Beiträge: 80

Hi,
ich hab einen Text verfasst, der die Stromkurve beim Franck-Hertz-Versuch erklärt. Bin mir aber nicht sicher, ob das alles stimmt bzw. gibt es bestimmt etwas, dass man so nicht sagen kann.
Ich hoffe, dass jemand die Zeit hat, sich das einmal durchzulesen und mir zu helfen.

Die Kurve zeigt den Stromfluss durch das Amperemeter in dem Franck-Herz-Versuch. Auf der X-Achse wird die Spannung in V dargestellt und auf der Y-Achse die Stromstärke in mA. Die Kurve beginnt bei 0 und steigt bis zu 4,9eV. Danach fällt sie langsam ab, bis sie bei ca. 20mA wieder beginnt zu steigen. Bei ca. 180mA beginnt sie wieder zu fallen. So entsteht eine steigende Kurve, die aus einzelnen Pieks besteht. Das Minimum und das Maximum dieser Pieks steigen an.
Der erste Anstieg lässt sich damit erklären, dass die beschleunigten Elektronen noch nicht die ausreichende Energie haben, um ein Quecksilberatom anzuregen. Stattdessen landen sie auf dem Gitter. Je schneller die Elektronen werden desto mehr schaffen es gegen die Gegenspannung zwischen Gitter und Auffangelektrode A anzukommen und gelangen zur Auffangelektrode. Je mehr Elektronen das elektrische Feld zwischen dem Gitter und der Auffangelektrode passieren und die Auffangelektrode erreichen, desto mehr Strom fließt in dem Stromkreis, in dem das Amperemeter angeschlossen wurde.
Ab 4,9eV beginnt die Kurve zu sinken. Der Grund dafür liegt an der exakten Geschwindigkeit. Die Elektronen besitzen diese exakte Geschwindigkeit und somit auch eine bestimmte kinetische Energie. Diese Energie reicht genau aus, dass ein Elektron ein Quecksilberatom anregt. Bei diesem Prozess gibt das Elektron seine Energie ab, kommt im Extremfall zur Ruhe, wird jedoch durch die Beschleunigungsspannung wieder beschleunigt. Diese Beschleunigung ist jedoch so gering, dass es die Elektronen nur auf das Gitter schaffen und die Gegenspannung nicht passieren können. Somit schaffen es nur sehr wenige Elektronen auf die Auffangelektrode, sodass der Stromfluss abnimmt.
Aus der Kurve kann man entnehmen, dass der Strom nicht wieder auf 0mA sinkt, sondern etwas darüber ist, und dann wieder ansteigt. Wenn der Stromfluss nicht 0mA ist, müssen es also ein paar Elektronen trotz Gegenspannung auf die Auffangelektrode geschafft haben. Diese Elektronen müssen eine höhere kinetische Energie haben als die Elektronen, die es nur bis zum Gitter schaffen. Daraus resultiert, dass die schnelleren Elektronen ihre Energie nicht abgegeben haben und somit keine Quecksilberatome angeregt haben. Dies kann man damit begründen, dass die Elektronen auf keine Atome stießen, während sie den Glaskolben durchliefen.
Nun beginnt die Kurve wieder zu steigen, da die Elektronen schneller werden, somit eine höhere kinetische Energie haben, sodass sie bis 2*UB genug kinetische Energie besitzen um das Elektrische Feld zu durchqueren. Bei 2*UB besitzen die Elektronen wieder die passende Energie um zwei Quecksilberatome anzuregen. Da nun die Elektronen nicht mehr genug Energie haben, bleiben sie am Gitter hängen. Die Folge davon ist die Abnahme der Stromstärke.

pressure · Anmeldungsdatum: 22.02.2007 Beiträge: 2496

Ich habe nur den Anfang gelesen... aber: Wäre es nicht ersteinmal sinnvoll den Versuchsaufbau zu beschreiben und dann erstmal kurz die Kurve, wenn kein Quecksliber vorhanden wäre, beschreiben bzw. von dieser aufbauend deine "Stromkurve" deuten. Und statt "die Kurve steigt und fällt dann wieder" würde ich an deiner Stelle Begriffe wie Hoch- oder Tiefpunkt bzw. lokales Maximum bzw. Minimum verwenden.

Menja · Anmeldungsdatum: 10.11.2007 Beiträge: 80

da niemand sonst etwas zu meinem text sagt, stelle ich mal ein paar fragen zum Franck-Hertz-Versuch:

Meine erste Frage betrifft den Stromfluss. Wann fließt Strom? Eigentlich ja, wenn es die Elektronen durch das Gitter, und die da angelegte Gegenspannung schaffen. Aber was genau passiert mit den Elektronen, wenn sie die Auffangelektrode erreicht haben? Können sie die Spannungsquelle, die die Gegenspannung erzeugt, passieren? Warum kann man auch sagen, dass der Strom dann "rückwärts" läuft (hab ich irgendwo gelesen)?

Falls sich jemand nicht mehr genau erinnert, wie der Versuch ging, aber trotzdem gerne antworten würde: Bei wikipedia is das alles wunderbar dargestellt ^^ http://de.wikipedia.org/wiki/Franck-Hertz-Versuch
(dann muss ich den versuch nämlich nich merh ganz beschreiben und so...)

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Einverstanden, der Elektronenstrom läuft in dieser Anordnung tatsächlich "rückwärts" durch die Gegenspannungsquelle.

Ich stelle mir das so vor:

Die Gegenspannungsquelle sorgt dafür, dass zwischen Gitter und der Auffangelektrode A eine konstante Spannung anliegt.

Wenn zwischen dem Gitter und

eine leitende Verbindung wäre, zum Beispiel ein Draht mit einem Widerstand, dann müsste die Spannungsquelle Elektronen nach rechts zu

schicken, damit diese Spannung aufrechterhalten bleibt. Das wäre ein Stromfluss in "normaler Richtung" für die Spannungsquelle

.

In dem Aufbau im Franck-Hertz-Versuch hingegen kommen Elektronen bei

an. Dadurch wird die Spannungsdifferenz zwischen Gitter und

größer als die Spannung, die die Spannungsquelle

vorgeben möchte, also nimmt sie Elektronen von rechts auf, um die Spannung zwischen Gitter und

wieder auf

zu senken. Dadurch fließt Strom durch das Amperemeter rechts, und zwar entgegen der normalen Stromrichtung der Gegenspannungsquelle.

--------------------------------------

Pieks ist übrigens nur das beim Doktor mit der Spritze, die Bergspitzen der Kurve in so einem Diagramm heißen Peaks. Augenzwinkern

Menja · Anmeldungsdatum: 10.11.2007 Beiträge: 80

danke für die Antwort.
Nur nochmal damit ich das in meinen eigenen Worten auch richtig ausdrücke, wie es zum Stromfluss kommt:

Je schneller die Elektronen werden desto mehr schaffen es gegen die Gegenspannung zwischen Gitter und Auffangelektrode A anzukommen und gelangen zur Auffangelektrode.
Wenn jedoch viele Elektronen auf die Auffangelektrode kommen, wird die Spannung zwischen Gitter und Auffangelektrode höher, als die Gegenspannung ist. Deshalb gleicht die Spannungsquelle UG diese zu hohe Spannung aus, indem sie Elektronen von rechts aufnimmt, um so wieder die Spannung UG zu erreichen. Dadurch fließt durch das Amperemeter Strom und zwar entgegen der normalen Stromrichtung.

Kann man das so sagen? Oder fehlt da noch irgendwas?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Einverstanden, ich finde, das klingt gut so smile