504 - Franck-Hertz-Versuch

Das von Niels Bohr 1913 theoretisch entwickelte Atommodell beruhte auf zwei Annahmen:

• Atome besitzen stabile Zustände mit diskreten Energieniveaus und
• sie können nur Energiebeträge aufnehmen bzw. abgeben, die der Differenz zwischen zwei solchen Niveaus entsprechen.

Die Elektronenstoßversuche von James Franck und Gustav Hertz lieferten für diese Postulate den experimentellen Beweis.

Wichtige Zusatzliteratur:

Nützliche Vorbereitungshilfe für den Frank-Hertz-Versuch >Link Uni Karlsruhe Externer Link

Veröffentlichung von Rapior, Sengstock, & Baev 2006 pdf, 115 kb

In einer mit Quecksilberdampf gefüllten Röhrentriode werden Elektronen durch Anlegen einer Spannung beschleunigt. Solange ihre kinetische Energie kleiner als die niedrigste Anregungsenergie des Quecksilbers ist, finden nur elastische Stöße statt, und man misst einen Strom entsprechend der Strom-Spannungs-Kennlinie der Röhre. 
Bei einer bestimmten Beschleunigungsspannung ist die Energie der Elektronen gerade ausreichend, um die Hg-Atome in einen angeregten Zustand zuüberführen. Dabei geben die Elektronen ihre gesamte kinetische Energie an das Quecksilber ab und werden von dem im Vergleich zur Anode positiv geladenen Gitter abgesaugt. Die Folge ist ein steiler Abfall des Anodenstromes. Bei weiterer Erhöhung der Spannung wiederholt sich dieser Vorgang, und im Ergebnis sind in der I-U-Kennlinie der Triode periodische Minima zu beobachten, aus deren Abstand sich die Anregungsenergie (4.9 eV) des Quecksilbers ergibt.