Studium, Ausbildung und Beruf
 StudiumHome   FAQFAQ   RegelnRegeln   SuchenSuchen    RegistrierenRegistrieren   LoginLogin

Photoeffekt, wie sind die Messergebnisse zu erklären
Neues Thema eröffnen   Neue Antwort erstellen
Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> Photoeffekt, wie sind die Messergebnisse zu erklären
 
Autor Nachricht
simmi91
Newbie
Benutzer-Profile anzeigen
Newbie


Anmeldungsdatum: 11.10.2008
Beiträge: 20

BeitragVerfasst am: 19 Jan 2009 - 17:27:59    Titel: Photoeffekt, wie sind die Messergebnisse zu erklären

Hallo Forum, bin momentan bei meiner Facharbeit. Möchte quasi einen gedanklichen Versuch durchführen bzw. an vorliegenden Messergebnissen etwas zeigen, dazu hat mir mein Lehrer eine Messreihe gegeben. Ich gehe mal davon aus das bei dem dort durchgeführten Versuch der Abstand der Lichtquelle zur Photozelle konstant war. Bei unterschiedlichem Licht, (Wellenlänge bzw. Frequenz) habe ich verschiedene Anfangsstromstärke (Licht unter der Grenzfrequenz lasse ich außer acht). Zum Einsatz kommt eine Quecksilberdampflampe. Habe Ergebnisse für gelb, grün, blau, wobei bei blau die höchste Stromstärke vorhanden ist. Da der Photonenstrom nur abhängig von der Intensität des Lichts sind, muss man doch vermuten dass blau eine höhere Intensität hat, oder ist das falsch? Oder tritt auch noch folgender Fall ein: Dadurch das blau eine höhere Frequenz hat sind auch mehr Photonen mit höherer kinetischer Energie (Verluste treten bei rot schneller merklich auf) als bei rot,grün da?

Vielen Dank
Gruß simmi91
Octavian
Senior Member
Benutzer-Profile anzeigen
Senior Member


Anmeldungsdatum: 08.03.2006
Beiträge: 1857
Wohnort: Sachsen

BeitragVerfasst am: 19 Jan 2009 - 21:47:32    Titel:

Generell gilt ja, dass die Energie des Lichtes mit E(Phot)=h*f
h...Planck'sches Wirkungsquantum
f... Frequenz

umgewandelt wird in Auslösearbeit und kinetische Energie.

E(Phot) = W(Abl) + E(kin)
h*f = W(Abl) + m/2*v²
W(Abl)...Ablösearbeit
m... Masse des Elektrons
v... Geschwindigkeit des Elektrons



Der elektrische Strom ist die Ladung, die pro Zeiteinheit fließt, also I = Q/t =N*e/t
I ... el. Stromstärke; Q... Ladung; t...Zeit, N... Anzahl der Elektronen; e...Elementarladung

Nun wird es etwas kompliziert und man muss mit ein paar Annahmen und Vereinfachungen leben:



Wir betrachten, mal nur den Anteil des Lichtes, der oberhalb der Grenzfrequenz der Fotozelle ist.
Nun gehen wir davon aus, dass bei gleicher "Anzahl von Photonen", gleich viele Elektronen herausgelöst werden, diese sich aber in ihrer Geschwindigkeit unterscheiden.
Man könnte also den Strom etwas umschreiben, um die Geschwindigkeit irgendwie mit reinzubekommen:
I = N*e/t mit N = n*V
n... Teilchenanzahldichte Anzahl pro Volumenelement
V... Volumen

I = n*e*V/t =n*e*A*s/t = n*e*A*v
A... Fläche, durch die der Strom fließt

Egal, ob man die Anordnung in der Fotozelle nun genauer kennt, oder nicht, man kann sagen, dass A, e und n sich nicht ändern (also unabhängig von f sind).
Setzen wir nun v in unsere Stromgleichung ein, so erhalten wir:

I = n*e*A*v = Konstante * v = Konstante * Wurzel([h*f - W(Abl)]*2/m]

Ich hoffe, das ist irgendwie mit deinen Werten übereinzubringen. In wie weit die Vereinfachungen, der Realität entsprechen, kann ich nicht abschätzen. Kann gut, oder auch schlecht sein.
simmi91
Newbie
Benutzer-Profile anzeigen
Newbie


Anmeldungsdatum: 11.10.2008
Beiträge: 20

BeitragVerfasst am: 19 Jan 2009 - 22:29:58    Titel:

Vielen Dank für die ausführliche und sehr schnelle Antwort, hab gerade mal alles was du mir geschrieben hast aufgeschrieben und konnte es auch nachvollziehen, eine Formel hab ich nun schonmal Wink
Eigtl hätte es gereicht, wenn du mir eine rein qualitative Aussage gegeben hättest Wink, aber so ist es natürlich genauer.

Allerdings ist W(abl) ja nicht zwangsläufig die pure Energie die zum Trennen des Elektrons vom Proton bzw. Atomkern benötigt wird, sondern es spielen auch noch andere Faktoren mit, d.h, es gibt Elektronen die viel Abl-Energie benötigen und jene die weniger benötigen, folglich bleibt bei manchen Elektronen weniger Energie übrig die direkt in kinetische- somit Bewegungsenergie umgewandelt wird. Dass Resultat ist eine andere Geschwindigkeit, auf welches du bereits hingewiesen hast. D.h. ich habe keinen Elektronenstrom der sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt, sondern Elektronen unterschiedlicher kin. Energie.

Meine Absicht ist keineswegs deine Formel zu kritisieren, ich danke dir abermals für deine Bemühungen.

Allerdings kann ich die Formel ja nur für einen Elektronentyp verwenden, nämlich den, bei welchem Wabl gleich ist und ich kann ja nicht pauschalisieren wie viele Elektronen jetzt die Energie benötigen und wie viele eine andere, d.h. ich kann mit der Formel nicht den Gesamtstrom berücksichtigten, da es ja Elektronen gibt, die eine max kinetische Energie besitzen und nur die Mindestablösearbeit "verloren haben" und jene die vllt. die doppelte Ablöseenergie benötigt haben und somit langsamer sind.


Oder sehe ich das falsch?

Kann auch sein dass ich deine Formel nicht richtig verstanden habe.
Berichtige mich bitte Wink
Beiträge der letzten Zeit anzeigen:   
Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> Photoeffekt, wie sind die Messergebnisse zu erklären
Neues Thema eröffnen   Neue Antwort erstellen Alle Zeiten sind GMT + 1 Stunde
Seite 1 von 1

 
Gehe zu:  
Du kannst keine Beiträge in dieses Forum schreiben.
Du kannst auf Beiträge in diesem Forum nicht antworten.
Du kannst deine Beiträge in diesem Forum nicht bearbeiten.
Du kannst deine Beiträge in diesem Forum nicht löschen.
Du kannst an Umfragen in diesem Forum nicht mitmachen.

Chat :: Nachrichten:: Lexikon :: Bücher :: Impressum