Franck-Hertz Versuch

Rafael ZárateCatarina Macht

Gliederung• Hintergrund• Aufbau• Durchführung• Beobachtungen• Deutung• Schlussfolgerungen• Quellen

Hintergrund• James Franck und Gustav Ludwig Hertz• 1914• Belegen die Existenz von Energieniveaus in

Atomen• 1925 Nobelpreis für Physik

Aufbau

Durchführung• Heiz- und Gegenspannung auf feste Werte

einstellen• Beschleunigungsspannung langsam erhöhen• Emittierte Elektronen stoßen im Weg zur

Anode mit den Helium-Atomen zusammen und geben Energie ab

• Haben die Elektronen noch genügend Energie, schaffen sie es bis zum Auffänger

Durchführung (2)

• Elektronen, die am Auffänger ankommen, erzeugen Strom

• Die Strom- und Spannungswerte werden gemessen

• Aufgenomene Werte werden in einer I(U)-Graphik dargestellt

Beobachtungen

• Es entseht Licht in der Röhre

Beobachtungen (2)

Anodenstrom beim Franck-Hertz-Versuch an Quecksilber (Hg)

Deutung• Die beschleunigten Elektronen stoßen auf zwei

Arten mit den Atomen zusammen

Elastische Stöße:Elektronen verlieren fast keine Energie und können deswegen den Auffänger erreichen

Inelastische Stöße:Elektronen geben ihre Energie an Elektronen des Gasatoms ab und erreichen deswegen den Auffänger nicht.

• Das enstandene Licht sieht man, weil die von den Elektronen des Gasatoms aufgenommene Energie wieder als Lichtquant emittiert wird

Das Helium-Atom

Emissionsspektrum von Helium• Wellenlängen und Frequenz der

Sprektranllinien▫ 438,793 nm = 6,8322 ∙ 10¹⁴ Hz▫ 443,755 nm = 6,7558 ∙ 10¹⁴ Hz▫ 447,148 nm = 6,7045 ∙ 10¹⁴ Hz▫ 471,314 nm = 6,3608 ∙ 10¹⁴ Hz▫ 492,193 nm = 6,091 ∙ 10¹⁴ Hz▫ 501,567 nm = 5,9771 ∙ 10¹⁴ Hz▫ 504,774 nm = 5.9391 ∙ 10¹⁴ Hz▫ 587,562 nm = 5.1023 ∙ 10¹⁴ Hz▫ 667,815 nm = 4.4892 ∙ 10¹⁴ Hz

Energieniveaus von Helium• Das Termschema eines

Heliumsatoms zeigt einige Eigenschaften eines Mehrelektronen-Atoms

• Ein Elektron in einem höheren Niveau kann einen Spin parallel (Parahelium) oder antiparallel zu dem Elektron im Grundzustand haben (Orthohelium)

Schlussfolgerung• Der Franck-Hertz Versuch beweist, dass

Elektronen auch durch inelastische Stöße in einen angeregten Zustand gebracht werden können

• Elektronen der Atome können nur ganz bestimmte Energien aufnehmenDiese Energien werden in Form von Strahlung wieder emittiert

• Emittierten Elektronen, die nicht eine bestimmte Energie besitzen, werden nicht von den Elektronen der Atomen absorbiert

• Durch diesen Versuch wiesen Franck und Hertz die konkreten Energiezustände in Atomen nach

• Die Energiedifferenzen zw. den einzelnen Energieniveaus werden auch nachgewiesen

Quellen• http://phys.educ.ksu.edu/vqm/html/FranckHertz.html• http://www.ulfkonrad.de/pdf_s/referate/atom-quant/fhv-kombi-christo.pdf• http://de.wikipedia.org/wiki/Franck-Hertz-Versuch• http://www.leifiphysik.de/web_ph12/versuche/10frank

herz/aufbau.htm• http://www.youtube.com/watch?v=JrvCDHQcj40• http://www.youtube.com/watch?v=uVkpaDw-5y0• http://hydrogen.physik.uni-

wuppertal.de/hyperphysics/hyperphysics/hbase/quantum/helium.html#c1

• http://www.cactus2000.de/de/unit/masswav.shtml