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
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Empfehlung: Lehrmittel-XXL.de bietet zum Thema "Nachweis diskreter Energiezustände in Atomen" drei für die Schul- und Hochschulausbildung zusammengestellte Komplettexperimente mit detaillierter Experimentierbeschreibung an:
    
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

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