Physik 9.Klasse Photonen/Wirkungsgrad/LED?
Heyyy!
Kann mir irgendwer bei dieser Aufgabe helfen? Ich komme nicht weiter, vorallem der Wirkungsgrad verwirrt mich!
Wow! Wo macht man denn sowas in der 9.?
Bayern 😭
3 Antworten
Du weißt also wieviel Energie von außen zugeführt wird (Zeitspanne, Strom, Spannung bekannt) und Du kannst die Energie eines Photons (eV) umrechnen in Joule . Dann ist es doch nicht schwer auszurechnen, wieviel Photonen dann 10% der zugeführten Energie ausmachen.
Ich ergänze meine Antwort hier noch einmal durch ein Zitat (weil manche hier denken, dass jedes Elektron ein Photon erzeugen würde):
Selbst wenn ein direkter Elektronenübergang unter Emission eines Photons möglich ist, findet der aber nicht bei 100 % der Elektronen statt - schade eigentlich, denn dann hätte dieses Zauberlicht einen theoretischen Wirkungsgrad von 100 %. Tatsächlich ist die Wahrscheinlichkeit für einen direkten, lichterzeugenden Elektronenübergang aus dem Leitungs- in das Valenzband vom Material abhängig und sehr unterschiedlich. Für LEDs nimmt man schlauerweise Materialien, bei denen diese Wahrscheinlichkeit sehr hoch ist, damit möglichst viele Elektronen nach der Durchquerung der Grenzschicht ein Photon emittieren, denn dann ist der Wirkungsgrad hoch. Es bleiben natürlich immer andere Möglichkeiten übrig, die Energie abzugeben ohne Licht zu emittieren. Jedes Elektron, dass die Grenzschicht unter Energieaufwand durchquert hat und danach seine Energie auf andere Weise als durch Aussendung eines Photons abgibt, verschlechtert den Wirkungsgrad. Deshalb muss das Material für die LED so gewählt werden, dass die Wahrscheinlichkeit für irgendeinen anderen Weg der Energieabgabe möglichst gering ist.
Du verwechselst Energie mit Spannung! Die Einheit "eV" ist die Einheit einer Energie und darf nie mit Volt verglichen werden. Es gibt doch die Umrechnung von eV in Joule - hab ich doch geschrieben! Und Wirkungsgrad ist immer definiert für das Verhältnis von Ausgangsleistung-zu-Eingangsleistung (oder eben auch über die Energieaufnahme)
Ich verwechsele das sicher nicht...
Da ein Elektron nur ein Photon erzeugen kann, kann dieses nie mehr als die angelegte Spannung haben. Wenn man vom idealen Fall ausgeht und beide Beträge gleich sind, kürzt sich die Spannung mit der Energie in eV genau heraus!
Dann lies Dir noch mal Deinen Satz durch: "....warum die Energie der Photonen größer sein soll, als die anliegenden Spannung!?" Was vergleichst Du da miteinander? Und wer sagt, dass "ein Elektron nur ein Photon erzeugen kann" ?
Wieso machst Du nicht genau das, was ich vorschlug? Ist daran was unklar oder gar falsch? Mit ist eigentlich egal......
Tja, weil meins schneller ist, wenn die Werte nicht Murks wären!
Die QuantenTheorie sagt, dass ein Eletron nur einen Lichtquant erzeugen kann! Es ist ja kein kontinuierliches Spektrum eines heißen Körpers!
Du willst die Energie mit U×I×t berechnen...Aber U=E/Q und I=I/t und dann teilst Du wieder durch Energie pro Quant, wo Du erst mit q0 in Joule umrechnen musst.
Das seltsame ist, dass es Dir nicht mal auffällt!
Was nicht seltsam ist, dass Du nicht eingestehen kannst.
Ich weiß nicht, was Du zum Ausdruck bringen willst. Ich habs durchgerechnet bis zum Ergebnis. Ich kann doch wohl 10% der in 1 s in das System reingeführten Energie (U*I*t) mit der Energie von X Photonen gleichsetzen, wenn ich weiß, welche Energie zu 1 Photon gehört. Und dann schaff ich es sogar, nach X aufzulösen. Aber Du klingst ja, als ob Du eine andere - richtigere - Lösung hast; na wunderbar, dann sei doch zufrieden.
Wenn Du mir aber keinen Fehler nachweisen kannst, dann sei doch bitte mit Deiner Wortwahl etwas zurückhaltend - immer hin hab ich versucht, Deine Frage zu beantworten.
Du hast Frage nicht mal verstanden, sondern bezweifelt...
Aha - komischerweise hab ich aber ein Ergebnis. Erzähl hier nicht solchen Unsinn - als Fragesteller sollte man etwas zurückhaltender sein und denjenigen, der eine Antwort gibt (ob richtig oder falsch) nicht beschimpfen. Du musst noch viel lernen - z.B. wie man in einer technischen Diskussion höflich und sachlich bleibt. Dein letzter Satz ist einfach nur dumm.
Du kannst ja erstmal die umgesetzte Leistung ausrechnen (Spannung mal Strom).
Von dieser Leistung gehen 10% in die Produktion von Photonen.
Und jedes dieser Photonen trägt 2,3 eV Energie.
Daraus lässt sich ermitteln, wie viele Photonen es pro Sekunde sind.
Obwohl die Aufgabe anspruchsvoll aussieht, ist sie mMn leicht zu rechnen. Nur finde ich ja Photonen und eV in der 9. echt ungewöhnlich.
Da am Ende immer nur ein Photon aus einem Elektron entsteht, braucht man nur die Anzshl der fließenden Elektronen zu berechnen und davon 10 % zu nehmen. Dafür braucht man die Elementarladung, die man zwar in der 9. behandeln kann, was aber mMn nur einen geringen Wert hat. Andere Dinge wären da mMn wichtiger...
Du meinst also, dass jedes der "fließenden Elektronen" ein Photon erzeugen würde? Dann wären wir ja fast bei einem Wirkungsgrad von 100% . Nein - ein Photon entsteht nur bei einer Rekombination von Elektronen und Defekt-Elektronen (Löcher). Aber das gilt nun nicht für jedes Elektron.
Tja, der Wirkungsgrad von 10 % ist ja berücksichtig...
Du hingegen glaubst, dass auch die 0,05 V 'Verlust' noch berücksichtigt werden müssen...Aber die Diskussion ist müßig, wenn es mit der Lesekompetenz nicht so weit her ist. Ich bin schließlich auch nicht der Fragesteller, wie Du in Deinem AntwortThreat annimmst UND meine NACHfrage zielte eher darauf, dass Du mMn einen Denkfehler gemacht hast. Du glaubst es nicht, kannst aber nicht wirklich begründen, warum Du das glaubst.
Dann wäre es sehr hilfreich für mich (weil ich gerne was dazu lernen möchte), wenn Du mir freundlicherweise mitteilen würdest, WORIN denn wohl mein Denkfehler liegt. Ansonsten ist das eine inhaltsleere Behauptung, die jeder Hinz und Kunz aufstellen kann....
Wobei ich mich ja frage, warum die Energie der Photonen größer sein soll, als die anliegenden Spannung!?
Ansonsten wäre es leichter nur mit der Stromstärke zu arbeiten...