Der versuch von franck und hertz

Versuchsaufbau: br / In einem evakuierten Glaskolben befindet sich das Edelgas Neon. An der Glühkatode werden Elektronen emit¬tiert, die durch das elektrische Feld zwischen der Ka¬tode und der Gitterelektrode A und danach zwischen A und B beschleunigt werden. Zwischen B und C wird eine Bremsspannung UB angelegt, welche die Elektronen welche Neon-Atome gestoßen haben von den anderen trennt. Mit Hilfe eines Messverstärkers und eines Messgeräts wird die Stomstärke zwischen B und C quantitativ gemessen. Es kommen natürlich nur die Elektronen durch, die vor B eine Energie größer der Bremsenegie haben die sie zwischen B und C erfahren. Außerdem werden die Spannungen gemessen.

Beobachtung:

Ab einer Beschleunigungsspannung von ca. 20 V zeigt sich nahe dem Gitter ein Leuchten. Mit höherer Spannung verlagert sich der leuchtende Be¬reich in Richtung Katode. Ab ca. 40 V entsteht am Gitter ein zweiter leuchtender Bereich der bei weite¬rer Erhöhung der Spannung ebenfalls in Richtung Katode wandert.

Erklärung:

Durch die Beschleunigung im Feld zwi¬schen Katode und Gitter erhalten die Elektronen die kinetische Energie Ekin = eUB. Bei ca. 20V ist die ki¬netische Energie erreicht, die zu der beobachteten ersten Leuchterscheinung führt. Die Elektronen über¬tragen die Energie an Neonatome, die dadurch in ei¬nen Zustand höherer Energie gelangen. Man bezeich¬net diesen Vorgang als energetische Anregung.
Erhöht sich die Spannung UB, dann verfügen die beschleunigten Elektronen am Gitter über eine höhe¬re kinetische Energie. Die Energie zur Anregung der Neon-Atome ist dann bereits vor Ende der Beschleu¬nigungsstrecke erreicht. Deshalb verlagert sich der Ort des Leuchtens. Da die Elektronen danach wieder von neuem im elektrischen Feld beschleunigt wer¬den, wiederholt sich dieser Vorgang bei höherer Spannung. Die beobachtete Schichtung entsteht.


Versuchsdurchführung:


U in V
I in Skt



Versuch mit dem t-y-Schreiber:

Hier wird die Spannung nahezu linear von einem Steuergerät gesteigert, und die Stromstärke von einem t-y-Schreiber aufgenommen.