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Quantenphysik & Franck-Hertz-Versuch

Quantenphysik & Franck-Hertz-Versuch

 Ral
130
100
Franck-Hertz-Versuch mit Neon
Im Jahre 1913 wurde von F. Franck und G. Hertz experimentell das Bohr'sche Atommodell
bestätigt
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Klausur

In meiner Klausur über die Quantenphysik (13 Punkte) geht es um den Franck-Hertz-Versuch. Ich skizziere, beschreibe, erkläre und rechne Aufgaben zu diesem Versuch aus. (Formelsammlung inklusive)

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Ral 130 100 Franck-Hertz-Versuch mit Neon Im Jahre 1913 wurde von F. Franck und G. Hertz experimentell das Bohr'sche Atommodell bestätigt Für eine Messung mit dem Edelgas Neon ergibt sich das folgende Ergebnis: Cum 00 to 20 la in μA Physik 10 Klausur Nr. 1 UB in V 1. Skizzieren Sie den Aufbau des Experiments inklusive Beschaltung. 17.11.2020 2. Erklären Sie das Auftreten des ersten relativen Maximums und Minimums der Stromstärke. (der Abstand zweier aufeinander folgender Maxima entspricht einer Spannungsdifferenz von AUB = 18,3V). - 3. Berechnungen a. Berechnen Sie die nötige kinetische Energie und Geschwindigkeit der stoßenden Elektronen, um Ne-Arome anregen zu können. Ekin = 18,300e!, b. Die angeregten Neonatome geben beim Übergang in den Grundzustand ihre Anregungsenergie in Form von Photonen ab. Berechnen Sie die Wellenlänge des dabei ausgesandten „Lichts“. Welchem Spektralbereich lässt sich diese „Lichtsorte" zurechnen? 4. Erklären Sie, warum die Maxima mit steigender Beschleunigungsspannung ansteigen. 5. Betrachtet man die Energiestufen im Neon-Atom für die unteren Energiestufen, so ergibt sich das folgende ,,Bild": erstes Maximum O 3,3 5 En/ev 1 Anreguns -18,3 -21,6 11=00 h = 3 n = 2 Maximum n=1 Mögliche übergänge a. Zeichnen Sie den Übergang für die Anregung aus dem Grundniveau heraus (Aufgabenteil 2 und 3) ein! b. Welche Emissionsübergänge sind nach dieser Anregung dann zusätzlich möglich? Zeichnen Sie die entsprechenden Übergänge ein! Berechnen Sie die jeweiligen Wellenlängen der dabei ausgesandten Photonen! 6. Anregungszonen Wird die Beschleunigungsspannung langsam erhöht, bilden sich bei genügend hoher kinetischer Energie der beschleunigten Elektronen Anregungszonen" in der Triode. a. Die mögliche...

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Anregungszone beim ersten Maximum befindet sich zwischen Kathode und Gitter o zwischen Gitter und Anode o direkt vor der Kathode direkt vor dem Gitter b. Bei der Erhöhung der Beschleunigungsspannung o verschieben sie sich in Richtung Anode o verbleiben sie in ihrer Position o verschieben sie sich in Richtung Gitter verschieben sie sich in Richtung Kathode c. Bei Erreichen des zweiten relativen Maximums o existiert eine Anregungszone existieren zwei Anregungszonen o existieren drei Anregungszonen o erlöscht die erste sich ausgebildete Anregungszone 212 VA o erlöschen alle Anregungszonen o bildet sich eine neue Anregungszone vor der Anode bildet sich eine neue Anregungszone vor dem Gitter 313 o befindet sich die erste Anregungszone mittig zwischen Kathode und Anode befindet sich die erste Anregungszone mittig zwischen Kathode und Gitter ✔ o befindet sich die erste Anregungszone mittig zwischen Anode und Gitter Viel Erfolg! 616 Klausur 416 1. Skizze H Quan tên physik foy H = Heizung K = kathode G Gitter UB Beschleunigungsspannung Gegenspannung A Auffanganode TA = Stromstärke 3. a) Berechne regen Ekin = 18,3V e Exin = = /2 2 Ekin 2 Ekin me = 2. Erklären Sie das Auftreten des 1. relativen •Maximums & Minimums von (A A Iu Anfang werden die Elektronen durch einen elastischen Stoß ( kein Energiever lust) freigegeben. Dadurch steigt der Strom. Die Anode kann den Elektronen erreicht werden, die Gegenspannung wird überwunden. Danach folgt ein inelastischer Stoß. Somit geben Elektronen ihre kinetische Energie an ein Atom ab, weshalb die meisten é die Gegen- Spannung nicht überwinden können und die Anode wicht erreichen. Folgend fällt der Strom 2 das 1. Minimum wird erreicht. ✓ ab und dann? Ekin & V, die Ne - Atome an- 14 () 2.me.v² 1.2 me v² v2 V UG 2 Ekin me 사 = 2,932 10 Glaskolben Time in J von V= 22,932.168J me V = 2537187, 142 2/3/ b) Berechne c = X flif لال \ = X - S. die Wellenlänge ال λ & Lichtsorte E = h⋅f lih! E = f f = 2,932 10-18-7 h F = 4,425 ·10 15 H₂ A = 4,425 10 х = 677, 49 nm of Unrecliny → 677,49hm: Das Licht liegt in dem roten Bereich folgerichtig die Maxima mit steigender H₂ +6,78-70-8 4. Erkläre, warum UB ansteigt: Die Abwechslung von Energieverlust) es einen quan elastischen -(kein und inelastischen Stößen sorgt dafür, dass ständigen gequa telten Energieaus tausch gibt. Dieser Vorgang ist dafür verantwortlich, dass wenn die Beschleunigungsspannung steigt, auch die Die elektronen sind zudem in Anregungszonen, was den Effekt ve - deutlicht, Diese, Anregungszonen werden nämlich mit zunehmender UB hach links verschoben. Das erkennt man Graphen an den Hochpunkten Stromstärke ansteigt. im ५/५ 4.5/5 Nevi! 012 E ₁ ö n₁ = -2 1₁6 V sogar h₂ = -5 V 212 13 = -3,3V h∞ = 0 E₂² €₂=13-n₂= Sb) Berechne Wellenlängen d (=d²f lif \ E=ht 3,5/4 = -3,3er-1-sav = 117 eV e ✓ =2₁724-10-19 J Einhorten! E=h⋅f 1:h E f = 2₁724-10197 f= h f = 4,111·10 14 H₂ f = = = = E h E₁=n₂-n₁. ₁ x = f Co 1 = 4+111.10^4 HZ f x = = ² X= 7,292 10 λ = 729 nm > Das kommt hin = X = 746 nm. m f = 4₁0138 10¹5 E²n₂n₁= -5 + 21,6 = -26₁6) - E=h-f lih E f -261 x = ₂ f A H f -14₁014.10 412 X=/-7,468-1027 → Das ist deutlich falsch. ->Fehler: Ekin? wie? 2,6596-10-187 h на -4,014.1034 X of livelig s... Hz -5--2116) OF 1616 eVie ✓ = 2₁6596-10-787 4,0138 10¹5/127,469-10 -8 ان 345 244136 Pack 13 Punkte 2.11.20 A. n: an Formelsammlung 4 V · Schwingungen und welten. Größe Frequenz Schwingungs- dauer AS : d: g e..... 2) Welle: c= dif 3) Interferenz : Анзликину Elongation Amplitude Wellenläng Gangunter- Schied Schwingung A 1. = 1. Konstruktive Symbol f Doppel spalt an.d. d= n.e T S <u ^ S ㅅ AS Fadenpendel T = 211T· √ 1²/1 2πT- l: Faden lange 8 9812/2 Einheit. 1 Hz. As 1 m ли лш Ordung Interferenz maximum Gaug unterschied/Weg differ Spaltabstand Gitter konstante Abstand Doppelspult / Gitter_Schirm Abstand Maximum nter Ordnung voun Maximum oter Ordning. 1 ui DS = 18₂-511 As = n.d = 0,1X, 22, 3d,... hE IN. Feder pendel T= 211 ²1² m Di Feder konstante / Federhärte 2) Destruktive As = (24+1) α = 0,5 x ; 1,5); 2,5 x,... WE IN Gitter tan x= Farbname Purpurblau Blau Grünlich-Blau Cyan (Blau) Bläulich-Grün Grün au e Galblich-Grün Gelb-Grün Grünlich-Gelb Gelb Gelblich-Orange Orange Rotlich-Orange Rot Sind= WELLENLÄNGEN DER SICHTBAREN FARBEN Wellenlängenbereich (nm) 350-450 450-482 482-487 487-492 492-497 497-530 530-560 560-570 570-575 575-580 580-585 €1/00 565-595 595-620 620-780

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Anregungszone beim ersten Maximum befindet sich zwischen Kathode und Gitter o zwischen Gitter und Anode o direkt vor der Kathode direkt vor dem Gitter b. Bei der Erhöhung der Beschleunigungsspannung o verschieben sie sich in Richtung Anode o verbleiben sie in ihrer Position o verschieben sie sich in Richtung Gitter verschieben sie sich in Richtung Kathode c. Bei Erreichen des zweiten relativen Maximums o existiert eine Anregungszone existieren zwei Anregungszonen o existieren drei Anregungszonen o erlöscht die erste sich ausgebildete Anregungszone 212 VA o erlöschen alle Anregungszonen o bildet sich eine neue Anregungszone vor der Anode bildet sich eine neue Anregungszone vor dem Gitter 313 o befindet sich die erste Anregungszone mittig zwischen Kathode und Anode befindet sich die erste Anregungszone mittig zwischen Kathode und Gitter ✔ o befindet sich die erste Anregungszone mittig zwischen Anode und Gitter Viel Erfolg! 616 Klausur 416 1. Skizze H Quan tên physik foy H = Heizung K = kathode G Gitter UB Beschleunigungsspannung Gegenspannung A Auffanganode TA = Stromstärke 3. a) Berechne regen Ekin = 18,3V e Exin = = /2 2 Ekin 2 Ekin me = 2. Erklären Sie das Auftreten des 1. relativen •Maximums & Minimums von (A A Iu Anfang werden die Elektronen durch einen elastischen Stoß ( kein Energiever lust) freigegeben. Dadurch steigt der Strom. Die Anode kann den Elektronen erreicht werden, die Gegenspannung wird überwunden. Danach folgt ein inelastischer Stoß. Somit geben Elektronen ihre kinetische Energie an ein Atom ab, weshalb die meisten é die Gegen- Spannung nicht überwinden können und die Anode wicht erreichen. Folgend fällt der Strom 2 das 1. Minimum wird erreicht. ✓ ab und dann? Ekin & V, die Ne - Atome an- 14 () 2.me.v² 1.2 me v² v2 V UG 2 Ekin me 사 = 2,932 10 Glaskolben Time in J von V= 22,932.168J me V = 2537187, 142 2/3/ b) Berechne c = X flif لال \ = X - S. die Wellenlänge ال λ & Lichtsorte E = h⋅f lih! E = f f = 2,932 10-18-7 h F = 4,425 ·10 15 H₂ A = 4,425 10 х = 677, 49 nm of Unrecliny → 677,49hm: Das Licht liegt in dem roten Bereich folgerichtig die Maxima mit steigender H₂ +6,78-70-8 4. Erkläre, warum UB ansteigt: Die Abwechslung von Energieverlust) es einen quan elastischen -(kein und inelastischen Stößen sorgt dafür, dass ständigen gequa telten Energieaus tausch gibt. Dieser Vorgang ist dafür verantwortlich, dass wenn die Beschleunigungsspannung steigt, auch die Die elektronen sind zudem in Anregungszonen, was den Effekt ve - deutlicht, Diese, Anregungszonen werden nämlich mit zunehmender UB hach links verschoben. Das erkennt man Graphen an den Hochpunkten Stromstärke ansteigt. im ५/५ 4.5/5 Nevi! 012 E ₁ ö n₁ = -2 1₁6 V sogar h₂ = -5 V 212 13 = -3,3V h∞ = 0 E₂² €₂=13-n₂= Sb) Berechne Wellenlängen d (=d²f lif \ E=ht 3,5/4 = -3,3er-1-sav = 117 eV e ✓ =2₁724-10-19 J Einhorten! E=h⋅f 1:h E f = 2₁724-10197 f= h f = 4,111·10 14 H₂ f = = = = E h E₁=n₂-n₁. ₁ x = f Co 1 = 4+111.10^4 HZ f x = = ² X= 7,292 10 λ = 729 nm > Das kommt hin = X = 746 nm. m f = 4₁0138 10¹5 E²n₂n₁= -5 + 21,6 = -26₁6) - E=h-f lih E f -261 x = ₂ f A H f -14₁014.10 412 X=/-7,468-1027 → Das ist deutlich falsch. ->Fehler: Ekin? wie? 2,6596-10-187 h на -4,014.1034 X of livelig s... Hz -5--2116) OF 1616 eVie ✓ = 2₁6596-10-787 4,0138 10¹5/127,469-10 -8 ان 345 244136 Pack 13 Punkte 2.11.20 A. n: an Formelsammlung 4 V · Schwingungen und welten. Größe Frequenz Schwingungs- dauer AS : d: g e..... 2) Welle: c= dif 3) Interferenz : Анзликину Elongation Amplitude Wellenläng Gangunter- Schied Schwingung A 1. = 1. Konstruktive Symbol f Doppel spalt an.d. d= n.e T S <u ^ S ㅅ AS Fadenpendel T = 211T· √ 1²/1 2πT- l: Faden lange 8 9812/2 Einheit. 1 Hz. As 1 m ли лш Ordung Interferenz maximum Gaug unterschied/Weg differ Spaltabstand Gitter konstante Abstand Doppelspult / Gitter_Schirm Abstand Maximum nter Ordnung voun Maximum oter Ordning. 1 ui DS = 18₂-511 As = n.d = 0,1X, 22, 3d,... hE IN. Feder pendel T= 211 ²1² m Di Feder konstante / Federhärte 2) Destruktive As = (24+1) α = 0,5 x ; 1,5); 2,5 x,... WE IN Gitter tan x= Farbname Purpurblau Blau Grünlich-Blau Cyan (Blau) Bläulich-Grün Grün au e Galblich-Grün Gelb-Grün Grünlich-Gelb Gelb Gelblich-Orange Orange Rotlich-Orange Rot Sind= WELLENLÄNGEN DER SICHTBAREN FARBEN Wellenlängenbereich (nm) 350-450 450-482 482-487 487-492 492-497 497-530 530-560 560-570 570-575 575-580 580-585 €1/00 565-595 595-620 620-780