تجربة فرانك-هرتز: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
سطر 41:
ولا يحدث تغير كهذا في تيار الكاثود ولا في تيار الشبكة . وترتفع شدة التيار بزيادة الجهد حتى تصل إلى نحو 40 فولت - وهو يعتمد على ضغط الغاز المستخدم - ويحدث تفريغ كهربائي في الغاز . وبغرض عدم تحطم الأنبوب عند ارتفاع شدة التيار المفاجيئ يضاف في نظام الجهاز [[مقاومة ]]عالية توصل على التوالي مع U<sub>b</sub> .
== التفسير ==
Der zu beobachtende Abfall der Stromstärke entspricht einer drastisch kleiner werdenden Zahl von zur Platte „durchkommenden“ Elektronen. Das hängt damit zusammen, dass die Elektronen, sobald sie eine bestimmte Energie (bei Quecksilber ca. 4,9 eV, entspricht Übergang vom <math>6^1S_0</math>- zum <math>6^3P_1</math>-Niveau) besitzen, beim Stoß mit den Atomen des Füllgases kinetische Energie, bei Quecksilber eben diese 4,9 eV, abgeben können. Das getroffene Atom wird bei diesem unelastischen Stoß angeregt, d. h. im bohrschen Atommodell nimmt ein Hüllenelektron die abgegebene Energie auf und springt auf ein höheres Energieniveau. Da dieser Zustand instabil ist, fällt es unter Emission eines Lichtquants kurze Zeit später zurück in den Grundzustand. Zunächst steigt der Strom, weil das beschleunigende Feld stärker wird und mehr emittierte Elektronen die Gegenspannung überwinden, die zwischen Gitter und der Auffangplatte besteht (1). Dabei erfolgen offensichtlich nur elastische Stöße zwischen den Elektronen und den Gasteilchen, d. h. es kann keine Energieübertragung vom Elektron auf das Atom erfolgen. Wenn die Spannung die Elektronen stark genug beschleunigt, führen sie unelastische Stöße mit den Atomen aus und geben dabei Energie ab (2). Daher sinkt die Zahl der Elektronen mit ausreichender kinetischer Energie, um das abbremsende Feld zu überwinden. Der gemessene Strom nimmt somit ab. Er sinkt jedoch nicht wieder bis auf 0 Ampere, weil niemals alle Elektronen mit den Atomen unelastisch zusammenstoßen. Es gibt immer Elektronen, die zwar (kurz vor dem Gitter) die notwendige Energie zur quantenhaften Absorption erreichen, dann allerdings wegen der geringen Weglänge zum Gitter keinen Stoßpartner mehr finden und registriert werden. Beim Erhöhen der Beschleunigungsspannung werden auch die Elektronen, die beim Stoß Energie abgeben, wieder stark genug weiterbeschleunigt, sodass die Zahl der Elektronen, die die abbremsende Spannung überwinden, wieder größer wird (3), bis die beschleunigende Spannung die Elektronen so stark beschleunigt, dass sie ein zweites Mal die erforderlichen 4,9 eV an ein Gasteilchen abgeben können (4). Nun existiert nicht nur eine Zone leuchtenden Quecksilbergases, es gibt zwei voneinander getrennte Zonen. Das von den Quecksilberatomen emittierte Licht (der Energie 4,9 eV) ist mit einer Wellenlänge von ca. 253 nm allerdings im ultravioletten Bereich und damit nicht sichtbar.
| |||