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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 19:10 Mo 18.12.2006 | | Autor: | Veldrin |
| Aufgabe | 6.1
Ab einer gewissen Mindestspannung [mm] U_{1} [/mm] beobachtet man in einem mit Na-Dampf gefüllten Rohr eine Strahlung der Wellenlänge [mm] \lambda [/mm] = 5,89 * [mm] 10^{-7} [/mm] m.
c) Wo tritt diese Spannung im Diagramm auf? Kurze Begründung!
d) Die Spannung, bei der das 2. Maximum auftritt, ist um [mm] \Delta [/mm] U größer als die für das 1. Maximum. Berechnen Sie diesen Spannungsunterschied!
6.2 Füllt man ein geeignetes Franck-Hertz-Rohr mit Argon unter sehr geringem Druck, so findet man außer einer Reihe von Maxima, deren Abstand 10,5 V beträgt, eine weitere Reihe mit dem Abstand 12,8 V.
a) Warum sind hier drei Linien des Ar-Spektrums zu erwarten?
Berechnen Sie die zugehörigen Wellenlängen!
Ist ein sichtbares Aufleuchten des Gases zu erwarten?
Begründen Sie Ihre Antwort!
b) Warum mußte der Druck im Gas sehr niedrig gewählt werden?
c) Welche Energiebeträge können von den Argonatomen absorbiert werden, wenn man das Gas einmal mit Elektronen der kinetischen Energie 13 eV und einmal mit Photonen der gleichen Energie bestrahlt? Begründen Sie Ihre Antworten kurz!
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Als aller Erstes:
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
So, nun zu den Aufgaben. Sie sind Teil meines Referates, somit muss Ich sie vor dem gesamten Kurs vorrechnen und möchte dabei unnötige Fehler vermeiden.
Es wäre nett, wenn Ihr mir dabei helfen könnntet.
Was ich schon zu den Aufgaben sagen kann:
6.1 Das Diagramm ist dem von Wikipedia ähnlich: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/Franck-Hertz_de.svg/521px-Franck-Hertz_de.svg.png
zu c) Ab dem 1. Minimum? Ein Hüllenelektron nihmt ab einer bestimmter Energie des Elektrons diese auf und springt in eine höhere Schale. Dieser Zustand ist instabil, somit fällt es unter Emission eines Lichtquants wieder in den Grundzustand. Somit erkennt man eine Strahlung.
Stimmt das so? Ist hier eigentlich eine Rechnung verlangt?
Und ist es wirklich genau beim ersten Minimum?
zu d) Keine Ahnung
zu 6.2
a) Wieder keine Idee.
b) Bei zu hohem Druck, hätte man zu viele Atome mit denen die Elektronen zumsammenstoßen würden. Dadurch wäre der Strom zu gering.
Also so sicher bin Ich mir bei dieser Aussage nicht.
c) Bei Elektronen nur so viel um eine Schale höher zu springen. Wären das in dem Fall nun 10.5 oder die 12.8V?
Bei Photonen: Wieder keine Ahnung
Also man sieht, Ich bin relativ ratlos.
Ich hoffe Ihr könnt mir helfen.
Danke im vorraus.
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Also, die Ansätze sind schon OK.
Das Leuchten tritt ab dem ersten Maximum auf! Die Elektronen haben immer leicht unterschiedliche Energien. Bis zum Maximum kommen alle durch, ohne daß es zu den von dir genannten Anregungen kommt. Danach fangen langsam immer mehr an, das Gas anzuregen.
Natürlich, beim Minimum regen so gut wie alle Elektronen das Gas an, hier ist die volle Leuchtstärke erreicht, aber es fängt schon vorher langsam an.
Das zweite Maximum/Minimum entsteht, wenn die Elektronen so viel Energie bekommen, daß sie die Atome ein zweites mal anregen können. Die Differenzspannung gibt dir daher auch exakt die Energie, die ein Gasatom aufnimmt, an.
Zur Berechnung: Es gilt hier:
[mm] $E=hf=\bruch{hc}{\lambda}=e*U$
[/mm]
Aber beachte eines: Das erste Minimum/Maximum kommt etwas spät, denn es ist eine gewisse, konstante Spannung notwendig, damit die Elektronen überhaupt in Bewegung kommen. Das heißt, du kannst nicht einfach die erste Spannung messen, die ist zu groß!
Statt dessen mißt man die Differenz zwischen zwei aufeinander folgenden Maxima/Minima, der Wert ist kleiner und vor allem korrekt. Nebenbei ist es bei so einer Differenz mehr oder weniger egal, ob du jetzt Minimum oder Maximum anschaust.
6.2)
Hier solltest du dir mal die Rydberg-Formel anschauen, und etwas damit rechnen.
Argon ist schon ein größeres Atom, und die äußeren Elektronen sind allesamt etwas leichter gebunden und benötigen alle etwa die gleiche Energie, um angehoben zu werden.
Rechne mal aus, bei welcher Energie / spannung nicht nur ein Elektron der äußeren Hülle angehoben wird, sondern auch, wann dies bei einem Elektron, das eine Bahn tiefer sitzt, passiert etc. Vermutlich wirst du dann feststellen, daß das eine bei etwa 10V, das andere bei 12V passiert.
Also, anschaulich: Beim Natrium werden es wohl irgendwas um die 2V sein. Um ein weiteres Elektron des Natriums anzuregen, wirst du eine sehr viel höhere Energie brauchten. Deshalb siehst du nur eine Anregung.
Beim Argon liegt die Anregungsenergie der Elektronen der äußeren Schalten etwa im gleichen Bereich von 10V, daher werden sie alle angeregt, und man sieht mehrere überlagerte Anregungskurven im Strom.
Zu sehen ist nichts, denn 10V produziert schon ziemlich heftiges UV-Licht. (Sichtbares Licht geht bis maximal etwa 4V)
Der Druck muß deshalb niedrig sein, damit das Elektron auch genügend freie Wegstecke zum Beschleunigen hat. Bei höherem Druck wären so viele Atome im Weg, daß das Elektron ständig dagegenprallen würde (nur anschubsen, nicht anregen), ohne jemals so weit beschleunigen zu können, daß es die Anregungsenergie erreicht.
Über die c) muß ich auch mal kurz nachdenken.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:50 Mo 18.12.2006 | | Autor: | Veldrin |
Das hat mir schon sehr viel weiter geholfen. Danke!
Mein größtes Problem ist aber noch die Rechnerei, wie komm ich auf das [mm] \Delta [/mm] U ? Ich habe ja nur die Wellenlänge bei U1 gegeben. Wenn Ich nun das ausrechne bekomm ich U1 raus, wie bekomm ich nun U2, wenn es eben nicht genau das 2*U1 ist?
Ändert sich die Wellenlänge mit steigendem U?
Und wie berrechnet man die notwendigen Spannungen um ein Elektron aus einer Hülle anzuheben? Die Rdyberg-Formel ist mir da ein wenig zu komplex und wurde zuvor im Unterricht noch nicht behandelt.
Ich hoffe mir kann geholfen werden.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 00:24 Di 19.12.2006 | | Autor: | leduart |
Hallo
> Mein größtes Problem ist aber noch die Rechnerei, wie komm
> ich auf das [mm]\Delta[/mm] U ? Ich habe ja nur die Wellenlänge bei
> U1 gegeben. Wenn Ich nun das ausrechne bekomm ich U1 raus,
> wie bekomm ich nun U2, wenn es eben nicht genau das 2*U1
> ist?
Wie EH gesagt hat gibt U1 nicht genau die Spannung um ein Elektron aus dem Grundzustand in das eins höhere Niveau anzuheben, aber [mm] \Delta [/mm] U ist genau die Spannung sodass e*U=h*f des ausgesendeten Lichtes ist, denn jetzt können die El. nach dem 1. Zusammenstoss gerade nochmal anregen, und U2 [mm] =U1+\delta [/mm] U
da du bei Argon die 2 minima mit 10,5V und 12,8V Abstand kennst, weisst du, dass bei 10,5V das 1. Niveau der Anregung besteht, bei 12,8V das 2. von diesen beiden Niveaus können die El. in den grundzustand übergehen also mit der Frequenz h*f=e*U oder das von dem höheren Niveau (12,6eV in das Niveau bei 10,5eV runterfallen und dabei die Energie h*f=2,3eV abstrahlen. die 3 energien musst du in f bzw, [mm] \lambda [/mm] umrechnen und hast die 3 linien von Argon.
Ich hoff, das sind jetzt alle fragen beantwortet.
Gruss leduart
> Ändert sich die Wellenlänge mit steigendem U?
>
> Und wie berrechnet man die notwendigen Spannungen um ein
> Elektron aus einer Hülle anzuheben? Die Rdyberg-Formel ist
> mir da ein wenig zu komplex und wurde zuvor im Unterricht
> noch nicht behandelt.
>
> Ich hoffe mir kann geholfen werden.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 01:31 Di 19.12.2006 | | Autor: | Veldrin |
Danke soweit Leduart.
Aber die Frage 6.2 c) ist noch nicht beantwortet.
Wäre nett, wenn mir da noch jemand helfen könnte.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 11:47 Di 19.12.2006 | | Autor: | leduart |
Hallo
Elektronen können beliebige Energien abgeben, Das Argonatom kann 10,5eV oder 12,8ev aufnehmen, beide Möglichkeiten sind hier gegeben, d.h. die El. können 10,5eV abgeben und mit 2,5eV weiterfliegen, oder 12,8eV abgeben und 0,2eV behalten.
Photonen können nicht Teile ihrer Energie abgeben, d.h. sie können nicht absorbiert werden und machen keine Anregung. (das ginge nur, hätten sie 10,5eV oder 12,8eV)
Gruss leduart
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