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| Aufgabe | 1. Berechne die Frequenz der emittierten Photonen, die bei einem Sprung von der 10ten auf die erste Schale entstehen bei Wasserstoff (normal) und bei Deuterium. Führe jeweils eine Rechnung für die reduzierte Masse und eine für einen unendlich schweren Kern durch.
2. Betrachte den Idealverlauf des Stromes, der beim Franck-Hertz Versuch gemessen wird. Warum steigt der Verlauf insgesamt in eine Kurve an und beginnt nicht nach jedem Minimum (=0) wieder von null an zu steigen?
3. Welcher Effekt stimmt nicht mit dem Bohr'schen Atommodell überein (wiederlegt es?)? |
Hi,
Ich schreibe am Donnerstag eine Physik-LK Klausur und da werden vermutlich unter anderem diese Fragen gestellt werden, mit denen ich aber noch so meine Schwierigkeiten habe.
Ich werde einfach mal versuchen zu den Aufgaben zu schreiben was ich schon weiß. Es wäre sehr nett, wenn ihr mir da weiterhelfen könntet.
zu 1)
Erstmal das ganze für den unendlich schweren Kern:
Meiner Meinung nach müssten die Energieniveaus genau gleich sein, da der einzige unterschied zwischen den beiden Atomen die doppelte Masse des Atomkerns ist. Die Energie verändert sich ja nicht durch ein Neutron. Da das doppelte von unendlich aber immernoch unendlich ist dürfte es keine Auswirkungen haben. Also würde ich für beide Atome die Formel anwenden:
[mm] f=Ry*(\bruch{1}{1^{2}} [/mm] - [mm] \bruch{1}{10^{2}})
[/mm]
[mm] f=3,2570*10^{15} [/mm] Hz
Das Problem dabei ist, dass unser Lehrer gesagt hatte, dass man in der Formel für Deuterium für das Z eine 2 einsetzen muss, weil es in diesem Fall für die Anzahl der Kernbausteine steht. Das kann ich aber in keinster Weise nachvollziehen?!
Wer hat Recht? (vermutlich leider mein Lehrer...)
Bei der reduzierten Masse würde ich bei Wasserstoff einfach folgende Formel verwenden:
[mm] m(red)=\bruch{m(e)*m(p)}{m(e)+m(p)}
[/mm]
Danach würde ich das Ergebnis in die Rydbergkonstante anstatt der normalen Elektronenmasse einrechnen.
Da kommt bei mir raus: [mm] 3,2551*10^{15} [/mm] Hz.
Bei Deuterium würde ich den gleichen Weg benutzen, aber in der Formel für die reduzierte Masse vor jedes m(p) eine 2 schreiben (multiplizieren). Dann würde ich dies wieder in die Formel für f einsetzen und ausrechenen.
Auch hier hat unser Lehrer gesagt, dass wir Ry mit 2 multiplizieren sollen...ich verstehe einfach nicht warum...
zu 2)
Hier hatte unser Lehrer gesagt, dass das etwas mit der Beschleunigungsspannung zu tun hat, da dort oben mehr Elektronen pro Zeiteinheit (weil schneller) auftreffen. Das kann ich mir aber leider nicht richtig vorstellen, da ja nicht mehr Elektronen aus der Kathode ausgelöst werden pro Zeit (eigener Stromkreis).
zu 3)
Hierzu fällt mir nur ein, dass die Elektronen eigentlich auf den Atomkern einstürzen müssten, weil sie ja Strahlung aussenden und dadurch Energie abgeben und dass das Prinzip nicht bei Mehrelektronensystemen funktioniert.
Aber welcher Effekt ist genau gemeint?
Außerdem soll noch eine Aufgaben mit Antimaterie drankommen. Da würde sich aber meiner Meinung nach ja nur etwas am Vorzeichen der Ladungen ändern. Sonst wären doch alle Konstanten und Formeln gleich oder?
Ich hoffe ihr könnt mir noch rechtzeitig helfen. Ich habe schon mit allen aus meinem Jahgang gesprochen, aber keiner weiß die Antworten.
Liebe Grüße
roflinchen
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Zu 1)
Also, Z ist eigentlich IMMER die Kernladungszahl, die Nukleonenzahl ist A.
Auch macht es keinen Sinn, daß R nun mit 2 multipliziert werden soll. Das hieße ja, daß das Deuterium ein komplett anderes Spektrum hätte, was nun wirklich nicht so ist. Die Unterschiede zwischen den Isotopen sind nur minimal, und einzig auf den Massenunterschied, mit dem du ja berechnet hast, zurückzuführen.
Zu 2)
Wieviele Elektronen wirklich fließen, hängt unter anderem davon ab, wie stark die Elektronen aus der Nähe des Drahtes abgesaugt werden. Werden nicht alle abgesaugt, staut sich der Rest um den Draht, und drückt auch wieder Elektronen zurück in den Draht.
Da hat dein Lehrer also recht. Wäre die Beschleunigungsspannung sehr hoch, oder gäbe es einen stets gleich arbeitenden Vorbeschleuniger, würde der Strom wohl immer auf den gleichen Wert absinken.
Zu 3)
Da bin ich nun auch etwas ratlos. Bohr selbst hat gesagt, daß die Elektronen auf diskreten Bahnen kreisen sollten, und daß ihre Energie gequantelt ist. Soll heißen, eigentlich sagt er von Vornherein, daß es keine Abstrahlung von Energie gibt.
Dann gibt es noch die (hyper)feinstruktur, die man allerdings irgendwie ins Bohrsche Modell einpflanzen könnte.
Ich würde eher auf die Heisenbergsche Unschärfe tippen, denn die besagt, daß Ort und Geschwindigkeit nicht gleichzeitig präzise gemessen werden können.
Aber als ersten Einwand, wenn man von Bohr hört, könnte man schon das mit der Abstrahlung nennen.
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