Bestimmung der Werte der Beschleunigungsspannung (U min), bei denen der Auffängerstrom (I A) minimal wird :
Aus dem, mit Hilfe des XY-Schreibers, erstellten Diagramm lassen sich, bei minimalem Auffängerstrom, folgende X-Werte ablesen:
X1 = 4,7 cm
X2 = 8,2 cm
X3 = 12 cm
X4 = 15,7 cm
Daraus lassen sich bei einer Skalierung von 0,5 V/cm und einem Erweiterungsfaktor *10 folgende Spannungswerte ermitteln:
U1min = 23,5 V
U2min = 41 V
U3min = 60 V
U4min = 78,5 V
Abschätzung der Genauigkeit der Bestimmung der Minima
Bei der Ermittlung der Meßgenauigkeit sind folgende Punkte zu beachten:
1. Die Genauigkeit des Schreibers ist unbekannt
2. Die Strichstärke des Schreibers beträgt: ±0,2 mm
3. Die Ablesegenauigkeit beträgt: ±0,3 mm
4. Das Koordinatensystem ist nicht richtig ausgerichtet, die Genauigkeit wird deshalb um ca. ±0,2 mm verschlechtert
5. Die Schärfe der Minima nimmt mit steigender Beschleunigungsspannung ab. Daraus ergibt sich eine Verschlechterung der Genauigkeit um ±0,25 mm.
Da sich die Meßfehler evtl. teilweise gegeneinander aufheben könnten, dürfte sich die Ab-weichung in einer Größenordnung von ca. ±1 mm befinden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Bestimmung der Anregungsenergie
[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]U1 = U1min - 0 V = 23,5 V
[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]U2 = U2min - U1min= 17,5 V
[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]U3 = U3min - U2min= 19 V
[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]U4 = U4min - U3min= 18,5 V
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Aus der Formel (3) ergeben sich folgende Anregungsenergien:
E1 = [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]U1 * e = 23,5 eV
E2 = [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]U2 * e = 17,5 eV
E3 = [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]U3 * e = 19 eV
E4 = [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]U4 * e = 18,5 eV
Bestimmung der Unsicherheit der Anregungsenergie
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Daraus folgt:
E1 = 23,5 eV ±0,5 eV
E2 = 17,5 eV ±0,5 eV
E3 = 19 eV ±0,5 eV
E4 = 18,5 eV ±0,5 eV
Resümee:
Häufig gestellte Fragen
Wie werden die Werte der Beschleunigungsspannung (U min) bestimmt, bei denen der Auffängerstrom (I A) minimal wird?
Die Werte der Beschleunigungsspannung (U min), bei denen der Auffängerstrom (I A) minimal wird, werden aus einem Diagramm abgelesen, das mit Hilfe eines XY-Schreibers erstellt wurde. Die X-Werte, die einem minimalen Auffängerstrom entsprechen, werden ermittelt und anschließend mit einer Skalierung von 0,5 V/cm und einem Erweiterungsfaktor von *10 in Spannungswerte umgerechnet.
Welche Beschleunigungsspannungswerte (Umin) wurden ermittelt?
Die ermittelten Beschleunigungsspannungswerte (Umin) sind: U1min = 23,5 V, U2min = 41 V, U3min = 60 V, U4min = 78,5 V.
Welche Faktoren beeinflussen die Genauigkeit der Bestimmung der Minima?
Die Genauigkeit der Bestimmung der Minima wird durch folgende Faktoren beeinflusst: die unbekannte Genauigkeit des Schreibers, die Strichstärke des Schreibers (±0,2 mm), die Ablesegenauigkeit (±0,3 mm), die nicht korrekte Ausrichtung des Koordinatensystems (ca. ±0,2 mm Verschlechterung) und die abnehmende Schärfe der Minima mit steigender Beschleunigungsspannung (±0,25 mm Verschlechterung).
Wie wurde die Anregungsenergie bestimmt?
Die Anregungsenergie wurde aus der Differenz der Beschleunigungsspannungen zwischen den Minima ermittelt. Dabei wurde die Formel E = U * e verwendet, wobei E die Anregungsenergie, U die Spannung und e die Elementarladung ist.
Welche Anregungsenergien wurden berechnet?
Die berechneten Anregungsenergien sind: E1 = 23,5 eV, E2 = 17,5 eV, E3 = 19 eV, E4 = 18,5 eV.
Wie wurde die Unsicherheit der Anregungsenergie bestimmt?
Die Unsicherheit der Anregungsenergie wird durch die Messunsicherheit der ermittelten Minimalspannungen bestimmt. In diesem Fall beträgt die Unsicherheit ±0,5 eV.
Was ist die Schlussfolgerung aus den Ergebnissen?
Die Abstände der jeweiligen Minima (ΔU) sind ungefähr gleich groß. Der Abstand vom Nullpunkt zum ersten Minimum weicht jedoch von ΔU ab. Dies könnte an der Differenz der Austrittsarbeiten von Anode und Kathode liegen. Daraus lassen sich auch die Unterschiede bei den Anregungsenergien folgern.
- Arbeit zitieren
- R. Kleiner (Autor:in), 1998, Bestimmung der Werte der Beschleunigungsspannung (Umin), bei denen der Auffängerstrom (IA) minimal wird - Frank - Hertz - Versuch Auswertung, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/96366
