Aus Frank-Hertz-Experimentdaten abgeleitete Anregungsenergien von Atomen

Ich analysiere die experimentellen Daten, die während des Frank-Hertz-Experiments (durchgeführt mit Hg-Atomen) erhalten wurden:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beschleunigungsspannungswerte wurden während der Messung mit 0,1 multipliziert (dh der Mittelwert der Energieunterschiede war nicht 0,508 eV, sondern 5,08 eV). Die Ausgangsspannung wurde an der ohmschen Last der Anode gemessen, ist also proportional zum Anodenstrom.

Die ersten fünf Minima der Ausgangsspannung (oberes Diagramm) haben eine konstante Spannungsdifferenz – dieser Wert wird verwendet, um die erste Anregungsenergie des Hg-Atoms (unteres Diagramm) zu berechnen.

Das sechste Minimum weist jedoch einen größeren Anstieg der Ausgangsspannung (oberes Diagramm – die ersten fünf Spannungsspitzen können durch ein lineares Diagramm angepasst werden, während das sechste nicht mehr zu diesem Diagramm passt) und einen höheren Spannungsoffset auf die vorherigen Minima (unteres Diagramm).

Frage 1: Entspricht das sechste Minima der Anregung höherer Ordnung durch Hg oder Ionisation oder sonst?

Frage 2: Die Kurve ist geklemmt v Ö u T = 5 v . Gibt es einen physikalischen Effekt, der dies verursacht, oder ist es nur die Grenze der Messgeräte oder etwas anderes?

Ihre Spannungsminima liegen weit unter der normalen Franck-Hertz-Anregung von 4,9 V Hg, die ganz rechts in Ihrem Diagramm angezeigt wird. Andererseits liegt Ihre Dampftemperatur über dem Normalwert, daher nehme ich an, dass Sie Übergänge in thermisch angeregtem Hg sehen könnten. Fragen: 1) Wie groß ist das Anodenpotential gegenüber dem Gitter? 2) Dieses Experiment misst typischerweise den Anodenstrom. Wie ist Ihr v Ö u T Signal erzeugt?
@ArtBrown, die X Achse im Diagramm sollte mit 10 multipliziert werden, um die richtige Beschleunigungsspannung zu erhalten (daher sind die Minima um 5,08 V beabstandet). Die Ausgangsspannung wird über dem Lastwiderstand der Anode gemessen - sie ist proportional zum Anodenstrom. In Bezug auf die Verzögerungsspannung - ich weiß nicht, welchen Wert sie während des Experiments hatte.

Antworten (1)

Die ersten fünf Minima sehen in Ordnung aus (unter Berücksichtigung der Neuskalierung der Achsen). Ich weiß nicht, was mit dem letzten Minimum passiert. Wie reproduzierbar ist es? Mit dem flachen Teil sehen Sie ein Clipping des Verstärkers und / oder DAC, keinen physikalischen Effekt in der Röhre.

Die Dampftemperatur ist in Ordnung. 180 °C liegen im Temperaturbereich, den unsere Gruppe getestet hat (es wurde langweilig, das Experiment Dutzende Male bei unterschiedlichen Temperaturen zu wiederholen!), und Sie werden dort keine interessanten thermischen Anregungseffekte sehen. Andererseits war unsere Ausrüstung nicht in der Lage, ein Beschleunigungspotential über etwa 32 V zu überschreiten, sodass wir Ihr sechstes Minimum nicht gesehen haben. Es kann physisch sein oder ein Fehler sein, ich weiß es nicht.

Ich habe meine alte Leseliste für das Franck-Hertz-Experiment beigefügt. Einige von ihnen (insbesondere das Originalexperiment – ​​es lohnt sich, ihre Nobelvorträge zu lesen!) verwendeten professionelle Laborgeräte, wenn sie sich keine Sorgen um Stromschläge bei Studenten machten. Eines dieser Papiere könnte also die Daten enthalten, mit denen Sie vergleichen möchten.

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