Höhere Experimentalphysik II

Transkript

1 Höhere Experimentalphysik II Institut für Angewandte Physik 2. Teil 3. Vorlesung

2 Letzte Woche Drude-Modell Sommerfeld-Modell Freies Elektronen Fermi-Gas Oberfächenefekte Photoefekt Glühemission / RichardsonGleichung

3 Temperaturbestimmung Für Glühemission braucht man T >> 0. Wie bestimmt man die Temperatur?

4 Temperaturbestimmung Für Glühemission braucht man T >> 0. Wie bestimmt man die Temperatur? TemperaturWiderstandsVerhältnis

5 Temperaturbestimmung Für Glühemission braucht man T >> 0. Wie bestimmt man die Temperatur? Wien sches Verschiebungsgesetz TemperaturWiderstandsVerhältnis

6 Temperaturbestimmung Für Glühemission braucht man T >> 0. Wie bestimmt man die Temperatur? Wien sches Verschiebungsgesetz TemperaturWiderstandsVerhältnis Stefan-Boltzmann-Gesetz P= σ T 4

7 61/ Temperatur-Widerstands-Verhätnis Als Standardverfahren für elektronische Thermometer werden Metallwiderstände verwendet R T über einen weiten Temperaturbereich Messung meißt über Wheatston sche Brückenschaltung ( Versuch 3 )

8 Wien sches Verschiebungsgesetz Mit Hilfe eines Spektrometers lässt sich die spektrale Verteilung der elektromagnetischen Strahlung bestimmen Das Wien sche Verschiebungsgesetz beschreibt die Wellenlänge des Maximums der Strahlungsverteilung 2897,8 10 m K λmax = T 3

9 Wien sches Verschiebungsgesetz Wie thermalisieren sich ein Festkörper und ein Gas? Video

10 Akkomodationskoefzient Wie thermalisieren sich ein Festkörper und ein Gas? Wärmestrom wird beschrieben durch den Akkomodationskoefzienten E 0 E i α= E(0,max ) E i Wärmeübertragung ist druckabhängig Konnte man letzte Woche im Versuch erkennen: das Einlassen von Gas kühlt das Filament

11 Akkomodationskoefzient Der Efekt wird verwendet um den Druck elektrisch messen zu können Pirani-Messröhre

12 Akkomodationskoefzient Da α für verschiedene Gassorten unterschiedlich ist, ist eine Kalibrierung anhand der Gassorten notwendig. Meist wird auf Stickstof geeicht.

13 Wie bekommt man Elektronen aus dem Festkörper? Photoefekt Glühemission? Ionisation

14 Übungsaufgaben

15 Elektronen mit elektrischem Feld extrahieren? Was passiert, wenn man ein solches elektrisches Feld mit entsprechendem Vorzeichen an den Festkörper anlegt? Feldemission Verlauf der Feldlinien an der Spitze sorgen für extreme Feldüberhöhung Quelle: Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg, Fakultät Allgemeinwissenschaften und Mikrosystemtechnik 0

16 Erklärung Feldemission Fowler-Nordheim-Tunneln : ein extern angelegtes Potential manipuliert die Energie-Level so, dass die Tunnel-Strecke für Elektronen stark verkürzt und damit die Tunnelwahrscheinlichkeit angehoben wird

17 Anwendungen von Feldemission Feldelektronenmikroskop Feldemissionsbildschirme Vakuum-Messtechnik in kryogenen Umgebungen

18 Nutzen freier Elektronen Beschleunigen Einfangen (Elektronen-Plasma)

19 Experiment: Die Umwegröhre nach Hittorf

20 Experiment: Die Geißler-Röhre

21 Schönes Wochenende!