Exercise:
Führt man den Franck-Hertz-Versuch mit Neon durch so zeigt das auftrete emittierte Licht eine orangerote Färbung und kann ohne weitere Hilfsmittel beobachtet werden. abcliste abc Beschreibe anhand eines Schaltbildes den Aufbau und die Durchfürung des Franck-Hertz-Versuches Punkte. abc Beschreibe den Verlauf des Graphen in der Abbildung Punkte graphic includegraphics#image_path:franck-hertz-versuch-mit-neon# graphic abc Erkläre anhand der Abbildung den gemessenen Zusammenhang zwischen der Beschleunigungsspannung U_B und der Stärke des Auffängerstroms I_G Punkte. abc Aus der gegenseitigen Lage der Maxima bzw. Minima des Graphen kann die Anregungsenergie Delta E der Neon-Atome ermittelt werden. Bestimme dazu die zu den Maxima bzw. Minima gehöre Beschleunigungsspannungen und errechne daraus durch Mittelbildung die für die Neon-Atome charakteristische Anregungsenergie. Einheit: pq.cmpqV Punkte. abc Eine ideale "Franck-Hertz-Kurve hätte den unten stehen Verlauf. Erläutere den Verlauf der Kurve und begründe warum eine solche ideale Kurve nicht aufgenommen werden kann Punkte. graphic includegraphicswidth.textwidth#image_path:idealer-franck-hertz-versuch# graphic abcliste

Solution:
abcliste abc Triode mit Neon Gas gefüllt: graphic includegraphicswidth.textwidth#image_path:franck-hertz-versuch-skizze# graphic durch Heizspannung U_h treten Elektronen aus;Elektronen werden durch variable Spannung U_B zwischen Kathode K und dem Gitter G durch das elektrische Feld in Richtung G beschleunigt;Zwischen G und Auffängerlektrode A konstante Gegenspannung U_G Rightarrow Elektronen werden abgebremst;Nur Elektronen mit genüg großer Energie gelangen zu A und tragen zum Auffängerstrom I_G bei welcher durch einen Messverstärker aufgenommen wird.Es wird U_B und I_G gemessen. abc Erhöht man kontinuierlich von Null aus die Beschleunigungsspannung U_B so steigt auch der Auffangstrom I_G an bis das erste Maximum erreicht wird.Danach fällt I_G wieder ab erreicht aber nicht Null.Bei weiterer Spannungserhöhung um Delta U tritt erneut ein Maximalwert für I_G auf dann wieder Absinken auf ein Minimum dann wieder Anstieg auf ein neues Maximum jeweils im Abstand von Delta U.Auffall ist dass die Maximal- bzw. Minimalwerte mit größer werder Beschleunigungsspannung ansteigen. abc Durch das kontinuierliche Erhöhen der Beschleunigungsspannung U_G steigt die kinetische Energie der Elektronen kontinuierlich an;Elektronen stoßen elastisch auf die erheblich schwereren Neon-Atome und geben dabei kaum Energie ab werden nur etwas gestreut;Bei ansteiger kinetischer Energie können immer mehr Elektronen die Gegenspannung U_G überwinden und erreichen die Auffängerelektrode A Rightarrow I_G steigt an;Bei einer kinetischen Energie von etwa Delta U der Elektronen kommt es zu unelastischen Stößen mit den Neon-Atomen; das Elektron gibt unmittelbar vor dem Gitter seine Energie an das Atom ab Rightarrow Elektron kann nicht mehr gegen Gegenspannung anlaufen Rightarrow Absinken der Stromstärke I_G;I_G sinkt nicht ganz auf Null da nicht alle Elektronen unelastisch stoßen Durch den unerlastischen Stoß werden die Neon-Atome angeregt Rightarrow Hüllenelektron springt auf ein höheres Energieniveau; Beim Zurückspringen wird die Energie in Form eines Photons wieder abgegeben Rightarrow orangerote Leuchtzone vor dem Gitter;Bei weiterer Erhöhung von U_B wandert Leuchtschicht Richtung Kathode Elektronen stoßen also weit vor dem Gitter unelastisch mit Neon-Atom zusammen und nehmen im elektrischen Feld erneut Energie auf und gelangen so wieder verstärkt zur Anode A Rightarrow Auffängerstrom I_G steigt wieder an; abc Ablesen der Werte für die einzelnen Extremwerte jeweils Delta U bilden dann daraus Mittelwert ergibt: Delta E pq.eV abc Ideale Kurve: Strom geht zwischen zwei Maxima auf Null zurück Da die unelastischen Stöße aber im Experiment auf einem kleinen Bereich stattfinden können finden nicht alle Elektronen einen Stoßpartner und somit gelangen immer einige zur AuffängerelektrodeZudem ist bei realer Kurve der Verlauf abgerundet da die aus der Glühkathode austreten Elektronen unterschiedliche Energien besitzen und entsprech einige von ihnen früher stoßen als andere; abcliste