Erklärung
Der Franck-Hertz-Versuch ist ein Experiment zur Existenz diskreter Energieniveaus in Atomen. Es werden Elektronen (Glühelektrischer Effekt) in einem Glaskolben mit Quecksilberdampf mit der Heizspannung herausgelöst und mit der Beschleunigungsspannung zum Gitter beschleunigt. Nach dem Gitter werden die Elektronen durch die Bremsspannung abgebremst und treffen ggf. auf die Anode. Hierbei wird die Stromstärke gemessen.Skizze
Ergebnis der Messung im Verhältnis zu der variierten Beschleunigungsspannung :
Hier erkennen wir ein Abfallen der Spannung im Abstand von . Wenn wir den Versuch betrachten, ensteht ein grüner Leuchtstreifen am Gitter. Erhöhen wir nun die Spannung weiter, wandert der grüne Streifen näher zum Glühdraht. Wenn wir nun die Spannung um erhöht haben, entsteht ein weiterer Streifen am Gitter, der wieder bei weiterem Erhöhen Richtung Glühdraht wandert. Es entstehen unelastische Stöße.
Elastischer und unelastischer Stoß
Elastische Stöße: Keine Energieübertragung
Wenn die Elektronen mit weniger als beschleunigt wurden, haben sie nicht genug Energie, um die Quecksilber-Atome auf ein höheres Energieniveau zu heben.
Unelastische Stöße: Energieübertragung
Wenn die Elektronen mit mehr als beschleunigt wurden, haben sie genug Energie, um die Quecksilber-Atome auf ein höheres Energieniveau zu heben. Bei erreichen die Elektronen mehrmals die benötigte Energie und führen zwei unelastische Stöße durch.
Achtung: Photonen müssen exakt die benötigte Energie haben, um ein Atom anzuregen (auf ein höheres Niveau heben)
Leuchtschicht
Leuchtschicht
Die Leuchtschicht entsteht durch das herabfallen vom höheren Energieniveau auf ein niedrigeres. Hierbei wird durch die freiwerdende Energie ein Photon emititiert, dass wir als grünes Leuchten wahrnehmen.