Berlin 2005 – wissenschaftliches Programm

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DD: Didaktik der Physik

DD 8: Praktika

DD 8.4: Vortrag

Dienstag, 8. März 2005, 11:20–11:40, TU PN115

Neue Aspekte des Franck-Hertz-Versuchs — •Gerald Rapior, Klaus Sengstock und Valeri M. Baev — Institut für Laser-Physik, Universität Hamburg, Luruper Chaussee 149, 22761 Hamburg

Bei der Durchführung des Franck-Hertz-Versuches wird häufig angenommen, dass die Abstände zwischen Minima und Maxima in der Franck-Hertz-Kurve äquidistant sind und dem niedrigsten Anregungspotential der Atome entsprechen. Bei der Datenauswertung wird sogar geraten den Mittelwert der beobachteten Abstände zu bilden. Tatsächlich ist aber eindeutig zu beobachten, besonderes mit einer Quecksilberröhre, dass sich die Abstände systematisch mit der Nummer der Minima oder Maxima vergrößern. Diese Vergrößerung ist besonderes bei kleinen Temperaturen stark ausgeprägt. Der Grund ist, dass die Elektronen nach Erreichen der Anregungsenergie noch eine weitere Strecke zurücklegen, bevor sie die Energie durch Stöße an die Quecksilberatome abgeben. Diese sogenannte freie Weglänge für inelastische Stöße kann daher sogar als interessante Beobachtungsgröße im Franck-Hertz-Versuch bestimmt werden. Die Experimente zeigen, dass diese freie Weglänge sich mit der Röhrentemperatur und damit mit dem Dampfdruck in der Röhre reduziert. Die Erweiterung des Franck-Hertz-Versuches auf die Bestimmung der freien Weglänge der Elektronen für inelastische Stoße bereichert den Lerneffekt und korrigiert die häufig gemachte und unbegründete Näherung.