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lichtelektrischer effefkt
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testi
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Anmeldungsdatum: 09.04.2006
Beiträge: 18

BeitragVerfasst am: 13 Dez 2006 - 17:02:39    Titel: lichtelektrischer effefkt

Hallo,

brauche sehr dringend eure hilfe.
Habe eine Menge aufgaben, und brauche sie zu morgen.. nur bin ich nicht so wirklich das ass.
wäre nett, wenn jemand mit mir dies "üben" könnte
also erste frage...
kurz gesagt.. kathode-fotozelle. einfallendes licht. lampe mit einer wellenlänge lambda = 248 nm.
also gegeben ist ein versuchsaufbau mit messungen.
die intensität in beliebigen einheiten..
1. 276
2. 174.
3. 32
4. 4,1

und dann die maximale kinetische energie Emax in eV.
1. 1,07
2 1,12
3. 1,10
4. 1,06

lässt sich das ergebnis mit dem wellenmodell des lichts vereinbaren?
und zweite frage wie berechne ich die austrittsarbeit (in eV) und die Grenzfrequenz??????

gruß,
björn
as_string
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Anmeldungsdatum: 04.08.2006
Beiträge: 2774
Wohnort: Heidelberg

BeitragVerfasst am: 13 Dez 2006 - 17:34:58    Titel:

Hallo!

Dazu musst Du wissen, dass Licht aus vielen Photonen besteht und dass die Energie eines Photons von seiner Frequenz abhängig ist, die über die Lichtgeschwindigkeit wieder mit der Wellenlänge zusammenhängt.
Wenn es sich um Licht von nur einer Wellenlänge handelt (also monochromatisches Licht), müssen also offensichtlich alle Photonen die selbe Energie haben. Die kannst Du direkt aus der gegebenen Wellenlänge ausrechnen (Formeln, die Du dazu vielleicht brauchst: E=h·f; c=lambda·f).

Jetzt ist eine Liste mit verschiedenen Werten für die Intensität des Lichtes gegeben. Die Intensität ist ja Lichtleistung pro Fläche. Das bedeutet, da ja bei monochromatischem Licht alle Photonen die selbe Energie haben müssen, dass sie direkt auch mit der Anzahl der auftreffenden Photonen pro Fläche und Zeiteinheit zusammenhängt.
In der anderen Liste steht die maximale kinetische Energie der durch die Photonen beim Photoeffekt ausgelösten Elektronen. Dazu musst Du den Vorgang etwas kennen. Beim Photoeffekt überträgt das Photon seine gesamte Energie auf ein Elektron, das aber in einem Metall noch irgendwie gebunden ist. Um das Elektron aus dem Material heraus zu lösen, muss die übertragene Energie, als die Energie, die das Photon vorher hatte, groß genug sein. Diese Energie, die für das Auslösen aufgebracht werden muss, entspricht der "Austrittsarbeit". Danach hat das Elektron aber immer noch eine kinetische Energie. Das entspricht dann gerade der ursprünglichen Photonen-Energie abzüglich der Austrittsarbeit.

Wichtig ist, dass die angegebenen Emax ziemlich konstant bleibt und auf jeden Fall nicht mit der Intensität so richtig zusammen passt. Wenn man aber nicht von einzelnen Teilchen, also Photonen ausgeht, müsste bei höherer Intensität die Welle auch bei der gleichen Wellenlänge "stärker" sein und man müsste bei deutlich höherer Intensität auch deutlich höhere kinetische Energie der rausgeschleuderten Elektronen haben. Dass das nicht so ist, war sehr rätselhaft und Einstein hat eben als Lösung für dieses Problem vorgeschlagen, dass das Licht vielleicht doch eher aus einzelnen Teilchen bestehen müsse, die Energie des Lichtes also in einzelnen Energie-Häppchen (Quanten) aufgeteilt sein müsse, die eben nur von der Frequenz/Wellenlänge des Lichts abhängen. Höhere Intensität bedeutet dann eben mehr von diesen Quanten, aber immer noch Quanten mit gleicher Energie. Einstein bekam dafür immerhin den Nobelpreis...

Die Austrittsarbeit ist als gerade die Differenz aus der Photonen-Energie und der gemessenen kinetischen Energie. Die Grenzfrequenz ist die minimale Frequenz, die ein Photon haben muss, um ein Elektron gerade noch so auslösen zu können, dass seine Energie also gerade der Austrittsarbeit entspricht.

Gruß
Marco
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