Franck-Hertz-Versuch

Frạnck-Hẹrtz-Versuch,

 

von J. Franck und G. Hertz 1913 durchgeführter Elektronenstoßversuch, durch den diskrete Anregungszustände in der Atomhülle freier Atome nachgewiesen wurden. In der Versuchsapparatur gehen von einer Glühkathode K Elektronen aus, die in Quecksilberdampf von der zwischen K und einem Gitter G liegenden Spannung U beschleunigt werden. Zwischen G und der Auffangelektrode A liegt eine kleine Gegenspannung U_g (≈ 0,5 V). Bei Erhöhung von U bis fast zur Anregung U_a des Quecksilberdampfes (≈ 5 V) erfolgen nur elastische Stöße der Elektronen mit den Gasatomen, und die vom Galvanometer M angezeigte Stromstärke I wächst. Sobald U den Wert von U_a erreicht hat, sinkt sie steil ab, um dann bis U = 2U_a, 3U_a usw. jeweils wieder anzusteigen, da dann die Elektronen nach ein, zwei usw. Anregungen die Gegenspannung U_g wieder überwinden können. - Der für die Entwicklung der Vorstellungen vom Bau der Atomhüllen wichtige Franck-Hertz-Versuch zeigte, dass durch Elektronenstöße nur ganz bestimmte, für die betreffende Atomart charakteristische Energiebeträge übertragen werden können: Die Leuchtelektronen der Atome werden erst dann durch unelastischen Stoß auf das erste Anregungsniveau gehoben, wenn die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung beschleunigten (stoßenden) Elektronen die für die betreffenden Atome charakteristische Anregungsenergie erreicht haben (z. B. 4,9 eV bei Quecksilber).