Atomhülle
Atom- und Kernphysik
P6.2.3 Inelastische Elektronenstöße P6.2.3.1 Diskontinuierliche Energieabgabe von Elektronen in einer gasgefüllten Triode
P6.2.3.1
Diskontinuierliche Energieabgabe von Elektronen in einer gasgefüllten Triode (P6.2.3.1)
Kat.-Nr.
Bezeichnung
555 614
Gas-Triode
1
555 600
Röhrenständer
1
521 65
Röhrennetzgerät 0 ... 500 V
1
531 120
Vielfach-Messgerät LDanalog 20
3
500 621
Sicherheits-Experimentierkabel, 50 cm, rot
1
500 641
Sicherheits-Experimentierkabel, 100 cm, rot
4
500 642
Sicherheits-Experimentierkabel, 100 cm, blau
6
Beim inelastischen Stoß eines Elektrons mit einem Atom wird kinetische Energie des Elektrons in Anregungs- oder Ionisationsenergie des Atoms umgewandelt. Ein solcher Stoß findet mit größter Wahrscheinlichkeit statt, wenn die kinetische Energie gerade der Anregungs- oder Ionisationsenergie entspricht. Da die Anregungsniveaus der Atome nur diskrete Werte annehmen, erfolgt die Energieabgabe beim inelastischen Elektronenstoß diskontinuierlich. Zum Nachweis der diskontinuierlichen Energieabgabe wird im Versuch P6.2.3.1 eine Röhrentriode mit Heliumfüllung eingesetzt. Die Elektronen fliegen nach Beschleunigung im elektrischen Feld zwischen Kathode und Gitter in ein zwischen Gitter und Anode liegendes Gegenfeld. Nur bei ausreichender kinetischer Energie erreichen sie die Anode und tragen zum Strom I von der Anode zur Masse bei. Haben die Elektronen vor dem Gitter eine bestimmte Mindestenergie erreicht, können sie Gasatome durch inelastischen Stoß anregen. Bei kontinuierlicher Erhöhung der Beschleunigungsspannung U treten die inelastischen Stöße erstmals unmittelbar vor dem Gitter auf, da die kinetische Energie der Elektronen dort maximal ist. Nach dem Stoß können die Elektronen nicht mehr gegen das Gegenfeld anlaufen. Der Anodenstrom I nimmt daher stark ab. Bei weiterer Erhöhung der Beschleunigungsspannung U wandert die Anregungszone auf die Kathode zu, die Elektronen können auf ihrem Weg zum Gitter wieder Energie aufnehmen und der Strom I steigt wieder an. Schließlich können die Elektronen zum zweiten Mal Gasatome anregen und der Anodenstrom nimmt wieder ab.
Anodenstrom I in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung U für Helium
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