Frage von Flesing, 28

Physik, Photoeffekt: Energie messen mit Gegenspannung?

Photonen lösen aus vielen Materialien Elektronen heraus. Oft wird die Energie der "ausgeschlagenen" Elektronen in einem Vakuumzylinder mit Photokathode und Ringanode gemessen. Zwischen Kathode und Anode legt man eine Gegenspannung an. Warum eigentlich?

Antwort
von Halswirbelstrom, 19

Die Gegenspannung wird auf einen Wert eingestellt, bei dem der Fotostrom gerade Null ist. In diesem Fall werden die Elektronen auf die Geschwindigkeit v = 0m/s abgebremst, kurz bevor sie die Anode der Vakuumfotozelle erreichen. Das elektrische Feld verrichtet in entgegengesetzter Bewegungsrichtung die elektrische Arbeit  W = e * U  die die Änderung der kinetischen Energie  der Fotoelektronen ΔEkin = - Ekin bewirkt. Es gilt:

W = e · U = - Ekin

Mit der Gegenspannung ist somit die kinetische Energie der Fotoelektronen indirekt messbar und kann bei der Energiebilanz zum äußeren
lichtelektrischen Effekt berücksichtigt werden: 
h · f = Ekin + Wa   bzw. Ekin = f(f) = h · f – Wa.

Der Anstieg h dieser Funktion (PLANCKsches Wirkungsquantum)
ist eine Naturkonstante, die man auf diese Weise experimentell bestimmen kann:

h = ΔEkin / Δf

Gruß, H.

Kommentar von Flesing ,

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