Franck-Hertz-Versuch

• Franck-Hertzröhre mit Neonfüllung 555871
• Steuergerät 55588
• Demonstrationsmultimeter
• x-y-Schreiber

Versuchsaufbau

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Ein-/Ausschalter befindet sich auf der Rückseite des Geräts.

Verbindet man so die Röhre mit dem Steuergerät, so kann man (anders als in der Anleitung beschrieben) sowohl den x-y-Schreiber, als auch manuell ein Voltmeter ansteuern. Mit dem Drehschalter unter dem Display kann man U1 und U3 wählen.

Meine Werte waren mit den Multimeter(n): U1=3,5V, U3 =7V, (dann geht der Messverstärker schon bei ca. 50V in die Sättigung, aber man sieht sehr schön die Schwankung bei 18V und 36V)

Auf manuellen Betrieb schalten, Multimeter an Ausgang UA( Messverstärker) anschließen.(0-30V) und von Hand U2 regeln. (U2 kann man am Steuergerät ablesen oder mit Ausgang U2 auf ein weiteres Multimeter lenken.)

Man kann die Entstehung der Leuchtflächen in der Röhre mit bloßem Auge bei Verdunkelung sehen. Am besten 4-5 Schüler an der Röhre und manuell die Spannung regeln bis zum ersten Leuchten und dann ganz langsam die Flächen wandern lassen. (zur Entsehung des Leuchtens siehe unten)

• Aufbau mit x-y Schreiber
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Um einen sinnvollen Graphen zu erhalten muss man die Werte ändern, um die Sättigung zu vermeiden.

Meine Werte waren: x-y Schreiber: U1= 1,5V, U3 =7V.

• Bedienung des x-y Schreiber
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Wichtig ist mit den Regler x<> und y^ muss man den Stift in die Nullage bringen (siehe Foto).

Wenn man bei x und y mit der Einstellung CAL 1V/cm arbeitet (siehe Bild) dann erhält man eine schöne Messkurve, die aber nicht ideal ist.

Dann stellt man den Regler auf reset und anschließend auf Dreiecksspannung.

Für eine Optimierung der Messkurve könnte man auf VAR stellen und mit den unbeschriftetetn Reglern die Ablenkung auf das Papier anpassen. Dann sollte man y auf 10V/cm stellen. Der Aufwand rechtfertigt das Ergebnis meiner Meinung nach nicht.

Tipps und Tricks

Neon sollte man eigentlich nicht sehen (18eV erzeugt Emissionen im tiefen UV). Eine ausführliche Erklärung liefert Pdf bei der FU Berlin. Kurzform: das angeregte Energiniveau unterscheidet sich nicht um 1 in der Drehimpulquantenzahl, beim Aussenden eines Photos ändert sich aber die Drehimpulsquantenzahl des Elektrons um 1. Deshalb fällt es erst auf ein relativ dicht am angeregten Niveau liegendes Zwischenniveau, das eine um 1 unterschiedlichen Drehimpulquantenzahl hat. Dabei wird das orange-gelbe Licht emittiert und dann auf das ursprüngliche Niveau. Die dabei ausgesendete Strahlung ist im UV bereich und nicht sichtbar.

Sicherheitshinweise

Die offizielle Gefärdungsbeurteilung findet man hier im Internet

konkrete Gefährdungen	Schutzmaßnahmen
Bruch der Röhre und Freisetzung von Quecksilber	Röhre keinen mechanischen Belastungen aussetzen und auf einen stabilen Aufbau achten. Da es sich um eine Neon füllung handelt, besteht keine Gefahr für Personen
Verbrennungsgefahr durch heißes Gehäuse	die Neonröhre heizt kaum auf
Es liegt eine berührungsgefährliche Beschleunigungsspannung vor, falls diese größer als 60 V gewählt wird.	Generelle Schutzmaßnahmen bei berührungsgefährlicher Spannung beachten- auf Abstand achten
UV-Strahlung	Es liegt nur eine sehr geringe Gefährdung durch UV-Strahlung vor, da eine Glasscheibe im Gehäuse verbaut ist.