Franck-Hertz-Experiment:
Die Quantelung der Energie sowie die Erzeugung, Registrierung und Auswertung von Spektren und die damit verbundene experimentelle Bestätigung von Modellen sind wichtiger Bestandteil der meisten Curricula auf der ganzen Welt. Das bekannte Experiment von James Franck und Gustav Hertz aus dem Jahre 1913 ist von grundlegender Bedeutung für den Nachweis diskreter Energiezustände in Atomen. Wegen der Wichtigkeit dieser Erkenntnisse bis in die morderne Physik hinein, bietet 3B Scientific drei für die Schul- und Hochschulausbildung zusammengestellte Komplettexperimente mit detaillierter Experimentierbeschreibung an (siehe “Empfehlung”).
Beim Franck-Hertz-Experiment an Quecksilber wird die gequantelte Energieabgabe freier Elektronen beim inelastischen Zusammenstoss mit Quecksilberatomen untersucht. Es wird die Anregungsenergie der Quecksilber-Resonanzlinie (61S0 – 63P1) mit 4,9 eV bestimmt.
Produktinformationen:
Röhre:
Die Franck-Hertz-Röhre ist eine hoch evakuierte Elektronenröhre mit Quecksilberfüllung und planparallelem Elektrodensystem bestehend aus indirekt geheizter Oxidkathode mit Lochblende, netzförmiger Anode und einer Auffängerelektrode. Um eine hohe Stosswahrscheinlichkeit zu erhalten, ist der Abstand zwischen Kathode und Anode gross gewählt (8 mm) gegenüber der mittleren freien Weglänge in der Hg-Atmosphäre (bei ca. 180° C). Der Abstand zwischen Anode und Auffängerelektrode ist dagegen klein gehalten.
Heizofen:
Um den erforderlichen Quecksilberdampfdruck für eine ausreichende Stosswahrscheinlichkeit der Elektronen mit den Quecksilberatomen zu erreichen, muss die Elektronenröhre im Ofen geheizt werden. Die Franck-Hertz-Röhre ist so positioniert, dass die ganze Röhre einschliesslich der Anschlussdrähte auf eine konstante, homogene Temperatur kommt. Dies ist erforderlich, weil sich die Dampfdichte des Quecksilbers stets nach der kältesten Stelle der Röhre einstellt. Der elektrischer Heizofen mit stetiger Temperaturregelung ist mit einer digitalen Temperaturanzeige von Soll- und Ist-Temperatur versehen. Die Temperaturmessung und -regelung erfolgt über einen integrierten Mikrokontroller und Pt100-Messfühler.
Gehäuse:
Röhre und Heizung sind in einem lackierten Metallgehäuse mit zwei Sichtfenstern untergebracht. Das Gehäuse ist mit einer Öffnung mit Klemmfederhalterung für Thermometer und einem thermisch isoliertem Tragegriff versehen.
Technische Daten:
Franck-Hertz-Röhre
Heizung:
4 bis 12 V AC/DC
Gitterspannung:
0 bis 70 V
Gegenspannung:
ca. 1,5 V
Betriebstemperatur:
ca. 200° C
Abmessungen:
ca. 130 mm x 26 mm Ø
Masse:
ca. 380 g
Heizofen / Gehäuse
Netzanschlussspannung:
230 V (50/60 Hz)
Öffnung der Frontseite:
ca. 230 mm x 160 mm
Heizleistung:
800 W
Maximale Temperatur:
300°C
Temperaturkonstanz:
ca. ±1°C
Abmessungen:
ca. 335 mm x 180 mm x 165 mm
Masse:
ca. 5,6 kg
Empfehlung:
3B Scientific bietet zum Thema “Nachweis diskreter Energiezustände in Atomen” drei für die Schul- und Hochschulausbildung zusammengestellte Komplettexperimente mit detaillierter Experimentierbeschreibung an:
Artikel-Nr.:
Experiment
8000712
Franck-Hertz-Experiment an Quecksilber (230 V, 50/60 Hz)
8000714
Franck-Hertz-Experiment an Neon (230 V, 50/60 Hz)
8000716
Kritische Potentiale (230 V, 50/60 Hz) – Bestimmung der Anregungs- und Ionisationsenergien in der Elektronenhülle eines Atoms
