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Physik » Atom-, Kern-, Quantenphysik » Atomare Übergänge im Franck-Hertz-Versuch
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Universität/Hochschule Atomare Übergänge im Franck-Hertz-Versuch
Skalhoef
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  Themenstart: 2017-09-11

Hallo, mir ist folgendes unklar: Im Franck-Hertz-Versuch (ich gehe davon aus, dass jeder Lesende diesen Versuch kennt... Falls nicht: ich glaube die Fragen könnte man auch ohne Kenntnis vom Versuch beantworten.) stoßen ja (beschleunigte) Elektronen inelastisch mit Quecksilberatomen und regen damit einen atomaren Übergang an. Man berechnet dann als Anregungsenergie für den ersten angeregten Zustand den Mittelwert der Abstände der benachbarten Maxima bzw. Minima der Strom-Spannungs-Kennlinie. (Vgl.: https://de.wikipedia.org/wiki/Franck-Hertz-Versuch#Beobachtung ) Jetzt meine Frage: Diese Mittelung kann ich doch nur machen, wenn ich weiß, dass ich die Atome immer in den gleichen Zustand (also in den ersten angeregten Zustand) anrege. Woher weiß ich denn, dass ich die Atome nicht auch in den zweiten angeregten Zustand anrege? Meine Vermutung ist, dass diese Übergänge mit Wahrscheinlichkeiten verbunden sind, und dass die Wahrscheinlichkeit ein Atom in den zweiten angeregten Zustand zu bringen einfach nicht "konkurrenzfähig" ist. (Also kaum stattfindet und somit keinen wesentlichen Beitrag zur Strom-Spannungs-Kennlinie liefert.) Ich habe es aber noch nie so "gelesen" wie ich das gerade geschrieben habe... Außerdem: Gibt es vielleicht solche "Tabellen" in denen für jedes Atom die Anregungsenergie für den ersten, zweiten (...) Zustand steht? Ich wäre sehr dankbar wenn mir jemand weiterhelfen könnte. Viele Grüße, Sebastian


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traveller
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  Beitrag No.1, eingetragen 2017-09-11

\quoteon(2017-09-11 22:02 - Skalhoef im Themenstart) Woher weiß ich denn, dass ich die Atome nicht auch in den zweiten angeregten Zustand anrege? \quoteoff Ohne mich jetzt besonders damit auszukennen, wird laut dem letzten Absatz unter "Erklärung" in deinem Link tatsächlich vor allem das zweite und nicht das erste Niveau angeregt. Und dies liegt tatsächlich an den Wahrscheinlichkeiten der Übergänge.


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Skalhoef
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  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2017-09-11

Hallo traveller, ich bin so ein Idiot! (Wie konnte ich das übersehen? :D) Danke! :D Jetzt fehlt nur noch die Frage mit den "Tabellen". :) Viele Grüße, Sebastian


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Skalhoef
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  Beitrag No.3, vom Themenstarter, eingetragen 2021-09-19

P.S.: (Nachtrag:) Ohne der Sache präzise nachzugehen, fand ich in der Wikipedia über "Atomic Electron Transition" den für diese Diskussion mir relevant erscheinenden Satz: Electron transitions cause the emission or absorption of electromagnetic radiation in the form of quantized units called photons. Their statistics are Poissonian, and the time between jumps is exponentially distributed. (Mit Verweis auf diese Quelle.) Wirklich sehr interessant! Vorallem: Die Quelle kommt aus dem Jahr 2010! Grüße Skalhoef


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zippy
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  Beitrag No.4, eingetragen 2021-09-19

\quoteon(2021-09-19 01:09 - Skalhoef in Beitrag No. 3) ... den für diese Diskussion mir relevant erscheinenden Satz: \quoteoff Dieser Satz hat mit der Diskussion oben nicht viel zu tun, denn er bezieht sich ja auf die optische Abregung des Hg-Atoms, nachdem es zuvor durch einen Stoß mit einem Elektron angeregt wurde. Für die Stoßanregung relevant sind die Anregungswahrscheinlichkeiten, die z.B. hier auf Seite 5 diskutiert werden. --zippy


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Skalhoef
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  Beitrag No.5, vom Themenstarter, eingetragen 2021-10-21

Hej zippy, ich danke dir für deinen Beitrag. Ich habe jetzt auch nochmal in die von Wikipedia verlinkte Quelle geschaut und die aus Wikipedia (in blinder Schriftgläubigkeit) kopierte Aussage scheint nicht dort zu sein. (?) Und daher kommt meine Frage... \quoteon(2021-09-19 21:19 - zippy in Beitrag No. 4) Dieser Satz hat mit der Diskussion oben nicht viel zu tun, denn er bezieht sich ja auf die optische Abregung des Hg-Atoms, nachdem es zuvor durch einen Stoß mit einem Elektron angeregt wurde. \quoteoff ... Woher nimmst du das denn? :D \quoteon(2021-09-19 21:19 - zippy in Beitrag No. 4) Für die Stoßanregung relevant sind die Anregungswahrscheinlichkeiten, die z.B. hier auf Seite 5 diskutiert werden. \quoteoff Ich danke dir für den Link. Das PDF ist abgespeichert. :) Es ist sehr interessant was dort geschrieben wird... ... Also über das Verhalten der Anregungswahrscheinlichkeit als Funktion der Elektronenenergie! - Da frage ich mich natürlich jetzt weiter: Woher nimmt der Autor diese Informationen? Ich hätte ehrlich gesagt erwartet, dass man zu solchen Informationen nach ein paar aufwendigen numerischen Rechnungen kommt... ... Man betrachtet ein Elektron in einem elektromagnetischen Feld, also mit Hamiltonian $$ H_{ \text{e}} = - \frac{ 1 }{ 2 m } \left( \vec{p} - q \vec{A} \right)^2 + q \phi $$ und dann die Quecksilber-Atome und deren verschiedenen Energie-Zustände als Slater-Determinanten die man mit einem Hartree-Fock-Programm erhält, und betrachtet man eine Wechselwirkung zwischen den beiden Systemen durch eine Delta-Funktion (oder so ähnlich) die den Stoß simuliert... Ginge das (theoretisch) so? Oder so ähnlich? Ich bin sehr gespannt auf weiteren Input! :) Många hälsningar Skalhoef


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