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Tutorial MenueAtomabsorptionsspektrometrieLerneinheit 2 von 10

Atombau

Der Franck-Hertz-Versuch

Die folgende Abbildung zeigt den prinzipiellen Aufbau des Franck-Hertz-Versuches, der zum Nachweis diskreter Energiestufen eines Atomes dient (hier Quecksilber):

Abb.1
Franck-Hertz-Versuch

Die Röhre ist mit Quecksilberdampf gefüllt. Aus der Glühkathode treten Elektronen aus, die zum Gitter G hin beschleunigt werden und zur Anode A ein kleines Gegenfeld überwinden müssen.

Beim Franck-Hertz-Versuch werden in einer mit Quecksilberdampf gefüllten Röhre Elektronen von einer Glühkathode emittiert und durch eine positive Spannung zwischen Kathode und Gitter beschleunigt. Anschließend werden sie durch ein Gegenfeld zwischen Gitter und Anode gebremst. Man variiert die Beschleunigungsspannung U und beobachtet den Strom I . Die Minima kommen dadurch zustande, dass die Energie der stoßenden Elektronen auf der Strecke zwischen Kathode und Gitter gerade ausreicht, um die Quecksilberatome ein- oder mehrmals in einen angeregten Zustand zu versetzen, so dass anschließend ihre Energie nicht mehr ausreicht, das schwache Gegenfeld zwischen Gitter und Anode (ca. 0,5   V ) zu überwinden. Beim Quecksilber haben diese Minima Abstände von 4,9   V ; dies entspricht nach der Planck'schen Formel

E = h ν = h c λ E =  Energie h =  Planck'sches Wirkungsquantum ν =  Frequenz c =  Lichtgeschwindigkeit ν =  Frequenz λ =  Wellenlänge

der Quecksilberlinie von 253,65   nm   im Ultravioletten. Der Versuch bestätigt somit die Vorstellung diskreter Energieniveaus in Atomen (Energiequantum).

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