P114: Erklärung der Streifen

 Und nun die Erklärung:

Das Elektron in unserem Potenzialtopf Atom (man nennt es auch das Valenzelektron, es ist in der Regel das äußerste Elektron) braucht eine bestimmte Energie, um auf das nächst höhere Energieniveau zu kommen. Sagen wir es sind 3 eV.

Die aus der Kathode austretenden Elektronen haben am Anfang wenig Energie. Deswegen können sie bei einem Zusammenstoß mit den Gasatomen keine Energie abgeben. Sie fliegen weiter, werden weiter beschleunigt und bekommen mehr Energie.

Sobald sie die (hier) 3 eV für die Anregung haben, geben sie bei einem Stoß diese Energie an das Atom ab, regen das Atom an. Das Atomelektron macht einen Quantensprung zum höheren Energieniveau und springt dann nahezu sofort wieder zurück auf das tiefere Energieniveau und gibt ein Photon genau von 3 eV ab. Es entsteht Licht. Das Gas leuchtet.

Das Atom hat im Resonanzfall die kinetische Energie des stoßenden Elektrons in Licht umgesetzt.

Da die Elektronen nicht alle gleich schnell sind, gibt es eine recht breite Leuchtschicht. 

Danach wird es dunkel, da die Elektronen ihre Energie abgegeben haben. Erst wenn sie erneut 3 eV haben, regen sie wieder die nächste Schicht zum Leuchten an.

Erhöht man die Spannung, verstärkt also das elektrische Feld, so erreichen die Elektronen die 3 eV nach einer kürzeren Strecke, die Leuchtringe rücken zusammen.

Erhöht man die angelegte Spannung langsam von 0V an, so entsteht (im angenommenen Fall!) bei 3 V der erste Leuchtring unmittelbar vor der Anode.

Bei 6V gibt es dann zwei Leuchtringe, einer vor der Anode und einer in der Mitte...alle 3 V kommt ein neuer Leuchtring dazu. 

Welche Farbe diese Leuchtringe haben, hängt von der Atomsorte ab. Der Energieunterschied des angeregten Quantensprungs bestimmt die Wellenlänge des abgegebenen Photons beim Rücksprung.


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