Franck-Hertz-Versuch < Atom- und Kernphysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe | a) Manche Elektronen erhalten bereits beim Austritt aus der Glühkathode eine geringe Geschwindigkeit und treten damit ins Beschleunigungsfeld ein. Wie wirkt sich dies auf die Breite des Maximums aus?
b) Die Erhöhung der Beschleunigungsspannung führt selbst bei höherer Gegenspannung [mm] |U_{G}| [/mm] > [mm] U_{B} [/mm] zu einem plötzlich einsetzenden Strom, der stark ansteigt. Um welche Art von Ladungsträgern kann es sich hierbei nur handeln und wie sind sie entstanden? |
Hallo erstmal!
Ich hätte bei a) spontan vermutet, dass durch die bei einigen Elektronen vorhandene Anfangsgeschwindigkeit zu einer Verbreiterung des Maximums führt, weil ja quasi von Anfang an eine größere Streuung an Geschwindigkeiten da ist. Dadurch erreichen ja die, die schon am Anfang eine geringe Geschwindigkeit haben, eher eine Energie, ab der sie die Atome anregen können.
Ist das so richtig gedacht?
Und bei b) vermute ich, dass der Stromfluss von Ionisationen herrührt, kann das sein? Stoßionisation von den Hg-Atomen und dann quasi alles wie in einer ganz normalen Gasentladungsröhre?
Ich hoffe, das ist nicht zu kompliziert gedacht oder aus dem Kontext gerissen, für Antworten wäre ich dankbar, weil ich mir dabei sehr unsicher bin.
Vielen Dank im Voraus! :)
Liebe Grüße,
Claire
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:48 So 13.02.2011 | | Autor: | ONeill |
Hi!
> Anfang an eine größere Streuung an Geschwindigkeiten da
> ist. Dadurch erreichen ja die, die schon am Anfang eine
> geringe Geschwindigkeit haben, eher eine Energie, ab der
> sie die Atome anregen können.
> Ist das so richtig gedacht?
Das kann ich so bestätigen. Eine reale Messung sieht so aus:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Gruß Christian
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: gif) [nicht öffentlich]
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Danke, auf genau sowas hatte ich gehofft :)
Eine solche Kurve hatte ich dazu auch, ich muss nämlich noch ein paar andere Sachen bei dem Versuch auswerten, aber damit komme ich bis jetzt klar.
Vielen Dank für deine schnelle Antwort! :)
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Hallo!
bei der b) gibst du keine Antwort auf die eigentliche Frage. Sicher, Ionisation gibt es immer irgendwo in dem Versuch, und die spielt auch bei der antwort eine Rolle. Aber was für Ladungsträger sind das, die diesen Strom da bilden?
Können es Elektronen sein, die einfach nie ein Hg-Atom getroffen haben? Oder Elektronen, die ganz am Ende in der Nähe der letzten Elektrode entstanden sind?
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Hallo,
genau da weiß ich nicht wirklich weiter.
Dass es Elektronen sind, die einfach nie mit einem Hg-Atom zusammengestoßen sind, halte ich für relativ unwahrscheinlich, weil der Anstieg der Stromstärke dann sehr plötzlich käme.
Wenn die Elektronen, die nie mit einem Hg-Atom zusammengestoßen sind, aber kurz vor der letzten Elektrode ein Hg-Atom ionisieren würden, dann gäbe es ja wieder Elektronen, die aber quasi zum Gitter hin beschleunigt würden und ob die auf dem weg wieder genug Energie mitbekommen, um andere Atome zu ionisieren?
Nur bei der Ionisation entstehen ja auch positive Ionen, die zur negativen Elektrode wandern. Gibt es da nicht auch irgendwas mit einer Raumladungsschicht, die dann in einem bestimmten Bereich (vor der negativen Elektrode, glaub ich) das elektrische Feld verstärkt?
Irgendwie habe ich damit das Gefühl, auf dem Holzweg zu sein... :-/
Über noch eine Antwort mit Erklärung oder einem Tipp, der mich das endlich kapieren lässt, wäre ich sehr dankbar. :)
Liebe Grüße!
Claire
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:08 Mo 14.02.2011 | | Autor: | chrisno |
Zu a) schätz das mal mit $k_BT$ ab. Für den Glühwendel nimm so T = 600 K. Falls ich mich nicht verrechnet habe, kann das die Verbreiterung der Maxima nicht erklären.
Zu b) Mit dem Strom ist der gemeint, der durch die Anode fließt. Das heißt, es müssen Ladungsträger sein, die vom Gitter hin zur Anode beschleunigt werden. Das können nicht die Elektronen sein, weil sie nicht genug Energie haben. Elektronen könnten es nur sein, wenn es einen Mechanismus gibt, sie aus der Anode herauszuholen. Denn im Raum zwischen Gitter und Anode sind die Rollen vertauscht. Wenn wir aber schon etwas haben, was auf der Anode aufschlägt, dann kann das auch direkt ein Hg-Ion sein. Das kann dann auch direkt zu Strom vom Gitter zur Anode gehören. Für die Erzeugung der Hg-Ionen habe ich auch eine Idee: die beschleunigten Elektonen dirngen in den Raum zwischen Gitter und Anode ein. Treffen sie dort auf ein Hg und haben sie dabei noch genug Energie um es zu ionisieren, dann gibt es den Strom.
Zur Warnung: das habe ich mir gerade eben so zusammengereimt.
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Hm, okay, danke für die Antwort. :)
Das klingt ja ganz logisch, bist du dir dabei sicher?
Ansonsten würde ich mich freuen, wenn noch jemand sagen würde, was er davon hält...?
Liebe Grüße
Claire
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 22:26 Di 15.02.2011 | | Autor: | chrisno |
Bitte teile mir mit, wie die "offizielle" Lösung dann lautet.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 08:20 Mi 16.02.2011 | | Autor: | matux |
$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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