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In der Schule wird zunehmend häufiger eine Franck-Hertz-Rohr verwendet, welches mit Neongas gefüllt ist, statt wie im Originalexperiment mit Quecksilber. Bei den mit Neon gefüllten Röhren entstehen im Beschleunigungsbereich Leuchterscheinungen, die sich in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung verschieben und so schön die Zonen zeigen, wo die inelastischen Stöße stattfinden.
Es erscheint sinnvoll, dass Sie sich vor der Arbeit mit diesen IBE zunächst mit den Experimenten zum Franck-Hertz-Versuch mit Quecksilber auseinander setzen, um sich mit dem prinzipiellen Aufbau und der Funktionsweise des Franck-Hertz-Versuchs vertraut zu machen (siehe "FHV mit Hg - Messwertaufnahme mit Multimeter" und "FHV mit Hg - Messwertaufnahme mit Cassy").
Allgemeine Informationen zum Franck-Hertz-Experiment finden Sie auf dieser Seite. Auch diese sollten Sie vor der Bearbeitung der vorliegenden Seite studieren. Der Aufbau der Röhre mit Neon ist identisch mit dem auf der genannten Seite beschriebenen Röhre, nur das sich nun Neon statt Quecksilber in ihr befindet. Der Einfluss der Absaugspannung U1 und der Gegenspannung U3 kann auf den folgenden Seiten untersucht werden.
Franck-Hertz-Versuch mit Neon
Genau wie beim IBE "FHV mit Hg - Messwertaufnahme mit Cassy" können hier die Messwerte mit dem digitalen Messwerterfassungssystem für die Franck-Hertz-Röhre mit Neon automatisch aufgenommen werden. Die Bedienung erfolgt analog zum Franck-Hertz-Versuch mit Quecksilber. Das Bedienfeld des Steuergeräts kann durch Anklicken vergrößert werden. Dann kann die automatische Messung durch Einstellen des Drehknopfs auf "AUTO" gestartet werden. Zur manuellen Variation der Beschleunigungsspannung muss der Drehknopf auf "MAN." gestellt werden und die Beschleunigungsspannung dann über den rechten Drehknopf verändert werden. Damit im digitalen Anzeigefeld des Bedienfelds die Beschleunigungsspannung angezeigt wird, muss des ganz linke Drehknopf auf "U2" stehen.
Durch "RESET" wird die Beschleunigungsspannung wieder auf Null gestellt und eine neue Messung kann aufgenommen werden. Im vergrößerter Monitorbild können die Messwertkurven durch "CLR" gelöscht werden und zum Messen der Abstände der Messwerte können über "$\Delta$U2" vertikale Linien eingeblendet werden.
Der Beschleunigungsbereich der Röhre kann durch Anklicken der Glasröhre vergrößert dargestellt werden, so dass die Veränderung der Leuchtzonen in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung gut beobachtet werden kann.
Nehmen Sie zur Bearbeitung der folgenden Aufgaben zunächst eine Kurve für den gesamten Messbereich auf.
- Beschreiben Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Kurve mit der vom Franck-Hertz-Versuch mit Quecksilber.
- Bestimmen Sie das Anregungsniveau beim Franck-Hertz-Versuch mit Neon.
Sie können, wenn Sie die Röhre durch Anklicken vergrößern, auch Leuchterscheinungen zwischen den Gittern erkennen, die sich in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung verändern.
- Beschreiben Sie, wie sich die Leuchterscheinungen mit wachsender Beschleunigungsspannung verändern.
- Erklären Sie die Veränderungen und erläutern Sie dabei insbesondere, warum sich die Leuchterscheinungen nach links verschieben und die Anzahl bei wachsender Spannung zunimmt.
Auf dieser Seite können Sie sich vertieft mit der Leuchterscheinung auseinandersetzen, die auf den ersten Blick im Widerspruch zu einer Anregungsenergie von 18 eV steht.
Hier finden Sie ein Applet (bzw. hier eine Simulation), die Ihnen vermutlich helfen, die folgenden Aufgaben zu bearbeiten:
- Schauen Sie sich den Abfall nach den Maxima an. Die Kurve fällt hier nicht besonders steil ab, obwohl alle Elektronen hinreichend kinetische Energie besitzen, um einen unelatischen Stoß mit den Ne-Atomen auszuführen. Begründen Sie, warum die Kurve nicht steil abfällt.
- Begründen Sie außerdem, warum die Kurve nicht bis auf Null zurückgeht und warum die Minima immer weiter nach oben wandern.
Steuergerät
digitales Messwerterfassungssystem und Monitor zur Darstellung der Messwerte
Anklicken der Geräte erzeugt eine vergrößerte Darstellung des Steuergeräts kombiniert mit dem Monitorbild
Franck-Hertz-Rohr mit Neon