Der Franck-Hertz-Versuch: Experimenteller Nachweis der Quantennatur
Der Franck-Hertz-Versuch ist ein fundamentales Experiment zum Nachweis der Quantennatur von Atomen und bestätigt das Bohrsche Atommodell.
Aufbau und Durchführung:
- Elektronen werden nach Glühemission in einem verdünnten Gas beschleunigt.
- Eine Gegenspannung zwischen Auffängerplatte und Netzanode verhindert, dass Elektronen mit sehr kleiner Energie die Platte erreichen.
- Der Auffängerstrom wird gemessen und in ein Spannungssignal umgewandelt.
Beobachtungen:
- Das Spannungssignal UA wechselt periodisch zwischen Maxima und Minima.
- In der Röhre entstehen leuchtende Schichten, die von der Netzanode ausgehend nach unten wandern (orange bei Neon).
- Eine neue Schicht entsteht, wenn die Auffängerspannung minimal wird.
Highlight: Bei Quecksilber beträgt der Abstand zwischen den Maxima etwa 4,9 V, was der ersten Anregungsenergie von Hg-Atomen entspricht.
Erklärung:
- Elektronen des Füllgases werden durch Elektronenstoß angeregt.
- Bei genau der zur Anregung erforderlichen Energie (ca. 18 eV bei Ne, ca. 4,9 eV bei Hg) findet ein unelastischer Stoß statt.
- Mehrere unelastische Stöße sind bei ausreichend starkem elektrischen Feld möglich.
Vocabulary: Unelastischer Stoß: Energieabsorption durch die Gasatome. Elastischer Stoß: Nur Richtungswechsel, keine Energieabgabe.
Der Franck-Hertz-Versuch liefert einen direkten experimentellen Beweis für die diskrete Natur der Energieniveaus in Atomen, wie sie im Bohrschen Atommodell postuliert werden.




