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Spannung durchzünden sollte. Der Spannungsabfall
an diesem Widerstand kann bei den Messungen ver-
nachlässigt werden, denn der Anodenstrom der Röhre
ist kleiner als 5 pA. (Spannungsabfall am Schutzwider-
stand 0,05 V).
3. Technische Daten
Heizspannung:
Steuerspannung:
Beschleunigungs-
spannung:
Gegenspannung:
Röhre:
Anschlusssockel:
Masse:
4. Allgemeine Grundlagen
Beim Franck-Hertz-Experiment an Neon werden Ne-
on-Atome durch inelastischen Elektronenstoß ange-
regt. Die angeregten Atome emittieren sichtbares
Licht, das unmittelbar beobachtet werden kann. Man
erkennt Zonen hoher Leucht- bzw. hoher Anregungs-
dichte, deren Lage zwischen Kathode und Gitter von
der Spannungsdifferenz zwischen beiden abhängt:
Aus der Kathode treten Elektronen aus und werden
durch eine Spannung U zum Gitter beschleunigt. Sie
gelangen durch das Gitter hindurch zum Auffänger
und tragen zum Auffängerstrom I bei, wenn ihre kine-
tische Energie zur Überwindung der Gegenspannung
zwischen Gitter und Auffänger ausreicht.
Die I(U)-Kennlinie (siehe Fig. 3) weist ein ähnliches
Muster wie beim Franck-Hertz-Versuch an Quecksilber
auf jedoch in Spannungsintervallen von etwa 19 V.
D.h. der Auffängerstrom fällt bei einem bestimmten
Wert U = U
bis fast auf Null ab, da die Elektronen
1
kurz vor dem Gitter ausreichende kinetische Energie
erreichen, um durch inelastischen Stoß die zur Anre-
gung eines Neon-Atoms erforderliche Energie ab-
zugeben. Gleichzeitig beobachtet man in der Nähe
des Gitters ein orangerotes Leuchten, da einer der
Übergänge der relaxierenden Neon-Atome orangero-
tes Licht emittiert. Die leuchtende Zone wandert mit
wachsender Spannung U zur Katode, gleichzeitig
steigt der Auffängerstrom I wieder an.
Bei noch größerer Spannung U = U
gerstrom ebenfalls drastisch ab und man beobachtet
zwei leuchtende Zonen: eine in der Mitte zwischen
Kathode und Gitter und eine direkt am Gitter. Die
Elektronen können hier nach dem ersten Stoß ein
zweites Mal so viel Energie aufnehmen, dass sie ein
zweites Neon-Atom anregen können.
4 − 12 V
9 V
max. 80 V
1,2 − 10 V
ca. 130 x 26 mm Ø
3
ca. 190x115x115 mm
ca. 450 g
fällt der Auffän-
2
Mit weiter steigenden Spannungen können schließlich
weitere Abnahmen des Auffängerstroms und weitere
Leuchtschichten beobachtet werden.
Die I(U)-Kennlinie weist mehrere Maxima und Minima
auf: Der Abstand der Minima beträgt etwa ΔU = 19 V.
Dies entspricht den Anregungsenergien der 3p-
Niveaus im Neon-Atom (siehe Fig. 4), die mit größter
Wahrscheinlichkeit angeregt werden. Die Anregung
der 3s-Niveaus kann nicht völlig vernachlässigt wer-
den und verursacht eine Unterstruktur in der I(U)-
Kennlinie.
Die Leuchtzonen sind Zonen hoher Anregungsdichte
und entsprechen den Stromabnahmen in der I(U)-
Kennlinie. Es wird jeweils eine zusätzliche Leucht-
schicht erzeugt, wenn man U um ca. 19 V erhöht.
Hinweise
Das erste Minimum liegt nicht bei 19 V, sondern ist
um die so genannte Kontaktspannung zwischen Ka-
thode und Gitter verschoben.
Die emittierten Neon-Spektrallinien können mit dem
Spektroskop (1003184 / U21877) problemlos beobach-
tet und ausgemessen werden, wenn man die maxima-
le Spannung U wählt.
5. Bedienung
Für die Durchführung des Experiments sind folgende
Geräte zusätzlich erforderlich:
1 Betriebsgerät für F/H Experiment (230 V, 50/60 Hz)
oder
1 Betriebsgerät für F/H Experiment (115 V, 50/60 Hz)
1 Analog-Oszilloskop, 2x 30 MHz
1 HF-Kabel, 1 m
2 HF-Kabel, BNC / 4-mm-Stecker
Sicherheitsexperimentierkabel
•
Betriebsgerät zunächst ausgeschaltet lassen, mit
allen Stellknöpfen auf linkem Anschlag.
•
Beschaltung gemäß Fig. 2 vornehmen.
•
Betriebsgerät einschalten, das Gerät befindet sich
im Rampenmodus.
•
Oszilloskop im XY-Modus mit den Einstellungen
x = 1 V/Div und y = 2 V/Div betreiben.
•
Heizspannung langsam erhöhen bis der Heizfa-
den anfängt schwach rötlich zu glühen. Dann ca.
30 Sekunden warten bis die Betriebstemperatur
erreicht ist.
•
Beschleunigungsspannung von 80 V und Steuer-
gitterspannung von 9 V wählen.
2
1012819
1012818
1002727 / U11175
1002746 / U11255
1002748 / U11257
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