Für eine Franck-Hertz-Röhre mit Quecksilber soll mit Hilfe einer Photozelle nachgewiesen werden, dass von den Quecksilberatomen nach deren Anregung Photonen ausgesandt werden. Es stehen dazu eine Photozelle mit einer Caesium- und eine Photozelle mit einer Platinelektrode zur Verfügung. Entscheiden Sie begründet, ob beide, lediglich eine oder sogar keine der beiden Photozellen für den Nachweis geeignet sind. Hinweis: Zur Beantwortung dieser Frage sind Kenntnisse über den Photoeffekt notwendig. Die dort auftretenden Größen geben Ihnen einen Hinweis auf den Ansatz. In den üblichen Franck-Hertz-Röhren mit Quecksilber tritt eine Anregung der Quecksilberatome bei einer Beschleunigungsspannung der Elektronen von 4, 9V auf. Denken Sie daran, dass jede Photozelle eine gewisse, für sie charakteristische Austrittsarbeit hat. Franck hertz versuch aufgaben stock. In einer Originalarbeit über ihre Entdeckung schrieben J. Franck und G. Hertz Folgendes: " Da sich dieselbe Erscheinung [gemeint ist die Ionisation] jedesmal wiederholt, wenn die beschleunigende Spannung gleich einem ganzen Vielfachen der Ionisierungsspannung wird, so haben wir eine Kurve zu erwarten, die Maxima von wachsender Größe besitzt, deren Abstand stets gleich der Ionisierungsspannung ist.
Der erste Stoß geschieht nun früher, da die nötige kinetische Energie nach einer kürzeren Strecke erreicht wird. Nach dem Stoß werden die Elektronen erneut beschleunigt und die Spannung und der vorhandene Weg bis zum Gitter reichen aus, um ein weiteres Mal die benötigte kinetische Energie zum Stoßen zu erlangen. Ist die Spannung hoch genug, kann dieses immer öfter geschehen. Die Abstände zwischen den Minima der Stromstärke sind dabei periodisch und entsprechen dem Wert der Spannung, die für einen ersten Stoß also die Beobachtung des ersten Leuchtstreifens nötig ist. Franck-Hertz-Versuch - lernen mit Serlo!. Dies erklärt sich dadurch, dass die kinetische Energie der Elektronen gleich der elektrischen Energie des Beschleunigungsfeldes ist. D. E k i n = E e l e k t r i s c h = U ⋅ e E_{kin}=E_{elektrisch}=U\cdot e. Die Energie der Elektronen muss für den Stoß immer gleich groß sein, folglich muss auch die benötigte Spannung gleich sein. Bzw. muss sie für zwei Stöße doppelt so groß sein, da insgesamt die zweifache Energie benötigt wird.
Nur wenn Elektronen es bis zu dieser Elektrode schaffen, wird ein Strom messbar. Bei geringer Beschleunigungsspannung zu Beginn erreichen somit nur wenige Elektronen die Auffangelektrode und es fließt nur ein geringer Strom. Mit steigender Spannung nimmt dann folglich auch die Stromstärke zu, bis sie ihr erstes Maximum erreicht hat (Abschnitt 1 in der Abbildung). Bei einem bestimmten Spannungswert, wie z. B. 4, 9 V für Quecksilber, kommt es zur schnellen Abnahme der Stromstärke (Abschnitt 2 der Abbildung), da die Elektronen ihre Energie an die Gasatome abgeben. Franck Hertz Versuch · einfach erklärt + Beispiel · [mit Video]. Dies geschieht über unelastische Stöße zwischen den Elektronen und den in der Glasröhre enthaltenen Gasatomen kurz vor dem Gitter. Dabei geben die Elektronen ihre gesamte kinetische Energie an die Atome ab und können daher die Auffangelektrode nicht mehr erreichen. Zu diesen Stößen kommt es nur bei der bestimmten Spannung, da erst dann die Energie der Elektronen gleich der Energie des niedrigsten Anregungsniveaus der Gasatome ist.