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Franck-Hertz-Versuch
 
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laurahallo



Anmeldungsdatum: 16.11.2009
Beiträge: 6

Beitrag laurahallo Verfasst am: 21. Nov 2009 20:10    Titel: Franck-Hertz-Versuch Antworten mit Zitat

Hallo an alle.
Ich habe noch eine Frage bezüglich des Franck-Hertz-Versuchs und zwar:
Wieso steigt denn die Stromstärk,wenn ich die Beschleunigungsspannung erhöhe?werden es dann mehr Elektronen?
physiker08



Anmeldungsdatum: 08.06.2008
Beiträge: 83

Beitrag physiker08 Verfasst am: 21. Nov 2009 21:57    Titel: Antworten mit Zitat

Hi!

Ich könnte mir vorstellen, dass der maximale Strom der theoretisch möglich ist, durch die Glühemmision der Kathode beeinflusst wird. Die Glühkathode gibt also die maximale Anzahl der Elektronen an, die überhaupt beschleunigt werden können.
Bei der Glühemmision werden pro Zeiteinheit eine bestimmte Menge Elektronen ausgesendet.

Also hätte irgendwann der Versuch seine Grenzen: Er erreicht einen maximalen Strompeak.

Warum steigt nun überhaupt die Anzahl der Elektronen die an der Anode ankommen, wenn ich die Spannung erhöhe?

Wir nehmen an in der Röhre befinden sich Quecksilberatome (Gasatome. Energie für die Anregung 4,9eV) und die Anzahl dieser Atome ist in etwa gleich.

Angenommen die Beschleunigungsspannung ist erstmal 0 V. Dann würden idealerweise keine Elektronen zum Gitter gelangen. Nun erhöht man die Spannung langsam, aber erst so weit, dass man 4,9 V nicht erreicht.

Man weiß, dass die Elektronen (die Anzahl ist durch die Glühemmision ja begrenzt) nun langsam beschleunigt werden.

Sie haben aber noch nicht ausreichend Energie um ein Atom anzuregen, dazu benötigen sie nämlich 4,9 eV.
D.h. sie stoßen elastisch mit den Atomen und Teilchen ihrer Umgebung.

Einige wenige schaffen es nahezu ohne Stoß zum Gitter zu kommen und dann die Anode zu erreichen.

Mit zunehmender Spannung < 4,9 Volt schaffen es immer mehr Elektronen zur Anode, weil ihre kinetische Energie größer wird und selbst unter elestischen Stößen mit Elektronen und anderen Hindernissen (Gitter) noch ausreichend Energie haben zur Anode zu kommen.

Erreicht die Spannung nun einen Wert von 4,9 V. Dann schaffen es einige Elektronen erstmals mit den Atomen unelastisch wechselzuwirken, sie also anzuregen und ihre Energie an die Atome abzugeben. Und deshalb sinkt erstmal der gemessene Strom zwischen Gitter und Anode, weil nun die meisten Elektronen die ja jetzt ihre Energie abgegeben haben nicht mehr ausreichend Energie haben um zur Anode zu kommen (wegen dem Gegenfeld zw. Gitter und Anode)

Erhöht man die Spannung wieder, schaffen es die Elektronen die eben ihre Energie abgegeben haben, wieder, zur Anode zu gelangen. Der Strom steigt allmählich.
Irgendwann haben diese Elektronen wieder ausreichend Energie von 4,9 eV und geben erneut die Energie ab, der Strom sinkt wieder. Und das geht annähernd periodisch weiter so.

Mehr Elektronen sind nun jetzt bei jedem Peak da, weil durch die immer größer werdende Beschleunigerspannung die Elektronen immer mehr Stöße mitmachen können (Stöße unter den Elektronen, mit dem Gitter, ...) und trotzdem noch ausreichend Energie haben um zur Anode zu gelangen.


EDIT:

Ne weitere ergänzende Möglichkeit wäre: Die Elektronen haben mit größeren Beschleunigerspannungen > 4,9 Volt, auch immer größere Restenergien, nach Abgabe ihrer 4,9eV.

D.h. sie erreichen auch nach Abgabe der Energie von 4,9 eV an ein Atom in der Nähe des Gitters noch die Anode.

----

Das waren so die Gedanken von meiner Seite dazu, wenn ich irre, bitte korrigiert mich entsprechend!


LG

Matze
laurahallo



Anmeldungsdatum: 16.11.2009
Beiträge: 6

Beitrag laurahallo Verfasst am: 22. Nov 2009 11:21    Titel: Antworten mit Zitat

sehr sehr nett von dir;)
noch eine Frage: wenn die elektronen mit den Atomen zusammenstoßen:werden die elektronen aus den atomen dann gelöst?
physiker08



Anmeldungsdatum: 08.06.2008
Beiträge: 83

Beitrag physiker08 Verfasst am: 22. Nov 2009 16:30    Titel: Antworten mit Zitat

Hi!

Jo das geht auch, aber erst aber einer bestimmten Mindestenergie der Elektronen von ungefähr 10.4 eV, das ist die mindestens erforderliche Energie (Ionisationsenergie) um ein Elektron aus dem Atomverbund von Quecksilber zu lösen.

Und dieses Herauslösen kann von den umherschwirrenden Elektronen übernommen werden, durch Stoßionisation.

Das führt auch zu einer Erhöhung der Anzahl der Elektronen. Aber dazu müsste die Beschleunigerspannung ausreichend hoch sein, damit nachfolgende Elektronen nicht einfach wieder rekombinieren mit den Atomen.


Matze
laurahallo



Anmeldungsdatum: 16.11.2009
Beiträge: 6

Beitrag laurahallo Verfasst am: 22. Nov 2009 17:12    Titel: Antworten mit Zitat

ok danke.
bei mir im buch steht, dass ab 10,4 eV die Absorption beliebiger energiebeträge erfolgt. was heißt das denn genau;)?
physiker08



Anmeldungsdatum: 08.06.2008
Beiträge: 83

Beitrag physiker08 Verfasst am: 22. Nov 2009 18:58    Titel: Antworten mit Zitat

Ich denke, d.h. dass ein Elektron mit 10,5 eV genauso wie ein Elektron mit 12,3 eV oder 17 eV nen Elektron herausschlagen kann.

Wenn ein einfallendes Elektron eine Energie größer oder gleich 10,4 eV hat, kann es das Elektron vom Atom lösen. Die überschüssige Energie wird dann teilweise an das herausgeschlagende Elektron übertragen.

So denke ich das zumindest.

Also Elektronen brauchen diese Mindestenergie, aber können darüber hinaus zusätzlich beliebige Werte von Zusatzenergie haben, die dann teilweise vom herausgeschlagenden Elektron absorbiert wird.

Matze
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