In M1 ist der ver­wen­de­te Ver­suchs­auf­bau dar­ge­stellt. Die Röhre wird zu­nächst bei Raum­tem­pe­ra­tur be­trie­ben.
Er­läu­te­re die Funk­ti­on der Span­nun­gen U_H und U_B (M1).







Be­rech­ne die Ge­schwin­dig­keit v der Elek­tro­nen für U_B=12,0 V.
Leite die obige Glei­chung für die Ge­schwin­dig­keit von Elek­tro­nen be­grün­det her.

Um den Franck-​Hertz-​Versuch durch­zu­füh­ren, wird im Fol­gen­den die Röhre so be­heizt, dass das Queck­sil­ber ver­dampft. Es wird eine Span­nung U_G = 1,0 V an­ge­legt.
Be­schrei­be die Funk­ti­on des Git­ters, der Span­nung U_G und des Am­pere­me­ters (M1).

M2 zeigt ein Dia­gramm, in dem die Strom­stär­ke I in Ab­hän­gig­keit der Be­schleu­ni­gungs­span­nung
U_B dar­ge­stellt ist. Die Daten wur­den mit dem Ver­suchs­auf­bau aus M1 auf­ge­nom­men.
Be­schrei­be die Ver­suchs­durch­füh­rung zur Auf­nah­me die­ses Gra­phen.
Er­läu­te­re die wie­der­keh­rend ab­fal­len­de Strom­stär­ke (M2).
M3 zeigt ein ver­ein­fach­tes En­er­gie­ni­veau­sche­ma eines Quecksilber-​Atoms.
Deute mit M3 die Span­nungs­dif­fe­ren­zen zwi­schen den Ma­xi­ma in M2.

Bei zu nied­ri­ger Be­triebs­tem­pe­ra­tur kon­den­siert ein Teil des Queck­sil­bers. Der Ab­stand zwi­schen den ein­zel­nen Quecksilber-​Atomen im Gas wird deut­lich grö­ßer.
Er­klä­re an­hand des En­er­gie­ni­veau­sche­mas in M3, dass unter die­sen Be­din­gun­gen
prin­zi­pi­ell auch sicht­ba­res Licht (Wel­len­län­ge: 400 nm ≤ 𝜆 ≤ 750 nm) aus­ge­sandt wer­den
kann.