Stoßanregung

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Auch durch die bei einem Stoß übertragene kinetische Energie können Atome angeregt werden, also auf ein höheres Energieniveau heben. Den Nachweis dafür gelang James Frank und Gustav Hertz beim berühmten Frank-Herz-Versuch (1914).

Atome werden von einer Glühkathode $K$ emittiert und von einer Beschleunigungsspannung $U$ in Richtung Gitter $G$ beschleunigt. Die Röhre in der dies stattfindet ist mit Quecksilberdampf gefüllt. Ist $E_{kin}$ der Elektronen groß genug um ein Quecksilberatom anzuregen, gibt das Elektron diese Energie ab, wonach es erneut beschleunigt wird. Hinter dem Gitter befindet sich die Anode bei der eine Gegenspannung $\Delta U$ angelegt ist. Elektronen können das Gitter also nur erreichen wenn ihre kinetische Energie größer als $e\cdot U$ ist. Misst man nun den Strom an der Anode $A$ erhält man folgenden Verlauf.
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Der Strom nimmt erst zu weil immer mehr Elektronen genug Energie haben, die Anode zu erreichen. Dann sinkt der Strom rapiede, nämlich dann, wenn die kinetische Energie ausreicht, die Atome anzuregen. Ein Teil der kinetischen Energie wird dann absorbiert und die Elektronen müssen von neuem Beschleunigt werden. Ist die Beschleunigung groß genug erreichen die Elektronen genug Energie um die Atome ein zweites Mal anzuregen. Der Abstand zwischen zwei Maxima ist gerade die Anregungsenergie $E_a=4,9V$.