Franck-Hertz-Versuch

Florian.F · Anmeldungsdatum: 10.09.2018 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo, ich habe eine Frage zu meiner derzeitigen Hausaufgabe. Die Aufgabe lautet wie folgt;

Zur experimentellen Bestimmung der
Energiestufen von Neon wird ein Franck Hertz-Rohr
mit Neongas verwendet. Zum
Nachweis der aus dem Stoßraum kommenden
Strahlung dient eine gemäß
der Gegenfeldmethode geschaltete Vakuumphotozelle.
Die Beschleunigungsspannung Ub am
Franck- Hertz-Rohr wird, bei 0 V beginnend,
langsam erhöht, wobei die Gegenspannung
an der Photozelle zunächst
Ug = 0 V beträgt.
Erst bei Ub = 16, 6 V setzt abrupt ein
Photostrom IPh ein. Bei diesem Wert von
Ub wird durch Hochregeln der Gegenspannung
an der Vakuumphotozelle auf Ug = 11,2 V erreicht, dass der Photostrom
gerade null wird.

Geben sie die Energie an, die die aus dem Stoßraum austretenden Photonen besitzen. Bestimmen sie das Material, aus dem die Kathode der Photozelle besteht und begründen sie ihr Vorgehen.

Meine Ideen:
Nun war meine Idee zu der Energie, dass diese die Differenz zwischen Ub und Ug sein muss. Ich glaube mein Ansatz ist zu kompliziert aber ich habe mir das so gedacht; Die Spannung Ub beträgt ja 16,6V. Das heißt ja, dass die Energie der Elektronen 16,6 eV beträgt. Wird die Gegenspannung nun auf 11,2V erhöht, so wird der Photostrom gleich 0, weil ein Teil der Energie der Elektronen durch unelastische Stoßionisation an die Gasatome abgegeben wird und dann in Form von Photonen frei wird. Dadurch ist die Energie der Elektronen gleich der Energie der Gegenspannung und es können keine Elektronen mehr die Gegenspannung passieren. Nun finde ich im Internet aber leider nichts adäquates für meine Lösung^^. Es wird immer gesagt, dass die Photonen die emittieren eine Energie von 16,6 eV haben, was für mich einfach keinen Sinn macht.
Zum zweiten, habe ich eine adäquate Lösung, weiß aber nicht ob mein Lösungsweg so korrekt ist. Ich gehe von
E=h*f-W aus.
Dann berechne ich Lambda der Elektronen über Lambda=h*c/E und für E benutze ich die Energie der Gegenspannung also 11,2eV. f berechne ich dann über f=c/lambda.
Alles eingesetzt mit E=5,4eV (Differenz zwischen Ub und Ug) komme ich auf 5,77eV was in etwa Platin entsprechen würde.
Wie gesagt ich bin mir nicht sicher ob mein Ansatz so korrekt ist, oder ob es einfacher bzw. anders geht...
Wünsche soweit sonst noch einen schönen Start in die Woche.
Gruß Flo

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5870

Die Energie der aus dem Franck-Hertz-Rohr austretenden Photonen ist gleich 16.6eV. Denn: Der Photonenstrom setzt bei einer Beschleunigungsspannung von Ub=16.6V ein. Eine kinetische Energie der Elektronen von 16.6eV genügt also genau, um inelastische Stösse mit Neon-Atomen zu vollführen und diese anzuregen. Die erste Anregungsenergie beträgt somit 16.6eV, und beim Zurückfallen in den Grundzustand wird ein Photon mit der Energie von 16.6eV ausgesandt.

Bei Ub=16.6V haben die in der Photozelle herausgelösten Elektronen offenbar eine Energie von 10.9eV. Die Differenz 16.6eV-11.2eV muss gleich der Austrittsarbeit der Elektronen aus der Kathode der Photozelle sein. Damit könnte die Kathode tatsächlich aus Platin bestehen. Z.T. werden für Platin aber auch etwas höhere Austrittsarbeiten angegeben, was dagegen sprechen würde. In Frage käme auch Gold.