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Aufgabe

FRANCK-HERTZ-Versuch (Abitur BY 1993 LK A4-1)

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

a)

Stelle den Versuchsaufbau von FRANCK und HERTZ in einem beschrifteten Bild dar. (8 BE)

b)

Skizziere qualitativ ein Diagramm für den Zusammenhang zwischen Auffängerstromstärke \({I_{\rm{A}}}\) und Beschleunigungsspannung \({U_{\rm{B}}}\) in einem Rohr, das mit Hg-Dampf gefüllt ist. (3 BE)

c)

Mit der aus dem FRANCK-HERTZ-Rohr austretenden Strahlung wird eine Fotozelle beleuchtet, deren Kathode mit Cäsium beschichtet ist.

Berechne, welche Geschwindigkeit die ausgelösten Fotoelektronen höchstens haben, wenn man annimmt, dass nur das erste Niveau der Hg-Atome (\({4,9{\rm{eV}}}\)) angeregt wird. (6 BE)

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Hinweis: Bei dieser Lösung von LEIFIphysik handelt es sich nicht um den amtlichen Lösungsvorschlag des bayr. Kultusministeriums.

a)
Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Versuchsaufbau
b)
Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Diagramm
c)

\[\frac{1}{2} \cdot m \cdot {v^2} = {E_{{\rm{kin}}}} = {E_{{\rm{Ph}}}} - {W_{\rm{A}}} \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{2 \cdot \left( {{E_{{\rm{Ph}}}} - {W_{\rm{A}}}} \right)}}{m}} \]Mit der Photonenenergie von \(4,9\rm{eV}\) und der Austrittsarbeit von Caesium von \(1,94\rm{eV}\) ergibt sich dann\[v = \sqrt {\frac{{2 \cdot \left( {4,9 - 1,94} \right) \cdot 1,6 \cdot {{10}^{ - 19}}{\rm{J}}}}{{9,1 \cdot {{10}^{ - 31}}{\rm{kg}}}}} = 1,0 \cdot {10^6}\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}\]

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Atomphysik

Atomarer Energieaustausch