Physik Thema Photoeffekt?
Hey,
vielleicht kann mir jemand weiterhelfen...
Die Aufgabe lautet:
Aluminium hat eine Austrittsarbeit von 4,2 eV. Begründen Sie rechnerisch, ob mit sichtbaren Licht ein Fotoeffekt stattfinden kann.
Schon mal lieben Dank im Voraus!
2 Antworten
Hey!
Also dafür solltest du dir erstmal klar machen, was mit "Fotoeffekt" gemeint ist. Nämlich ein Elektron mit Hilfe eines Photons (von Licht) aus einem Metall lösen.
Dafür muss das Elektron mindestens die Ablöseenergie (hier 4,2 eV) aufnehmen.
Diese Energie erhält das Elektron durch ein Photon. Jetzt sollst du schauen ob die Energien von Photonen des sichtbaren Lichts dafür ausreichen, also ob die Photonen bis zu 4,2 eV oder grösser sein können.
Das sichtbare Licht hat ein Wellenlängenspektrum von ca. 400-800nm, schau das aber besser in deinem Schulbuch nach, ich habs gerade aus dem Kopf versucht. Sichtbares Licht schickt also Photonen mit den zugehörigen Frequenzen zu diesen ganzen Wellenlängen.
Jetzt rechnest du also die Energie der Photonen mit der Frequenz, die zu 400nm gehört und mit der Frequenz, die zu 800nm gehört, aus. (800nm kannst du dir sparen, denn je kleiner die Wellenlänge, desto grösser die Frequenz, somit haben die Photonen bei 400nm bereits die maximale Energie, somit musst du nur noch schauen ob diese Energie grösser oder gleich 4,2eV ist)
Ich schaffs einfach nicht mich kurz zu fassen, tut mir leid :D
Hoffentlich konnte ich dir trotzdem helfen, wenn du noch Fragen hast, schiess einfach los!
Ich hab für 400nm ausgerechnet, dass die Energie 3,0999 eV bzw. 4,9661 J beträgt. Was bedeutet das nun?
Durch ein elektrisches Feld erhält das Elektron Energie, hier ist es W = 1000V * e (e = Elektronenladung).
Die Spannung würde nach dem Fotoeffekt dafür sorgen, dass die Elektronen auch rübergezogen werden. Du musst dir das so vorstellen, dass die Ablöseenergie die Elektronen nur aus dem Metall rausholt bzw. löst. Um die Elektronen aber auf den Ring zu ziehen, brauchen sie noch weitere Energie (wie viel genau ist unbekannt), diese weitere Energie kann eben, wie hier, durch eine Spannung hinzugeführt werden. 1000 V sind viel und somit erhalten die Elektronen auch viel Energie, sie würden es definitiv auf den Ring schaffen, allerdings kann die Spannung nicht helfen die Elektronen überhaupt aus dem Metall zu lösen, das schafft nur das Licht.
Da die Energie des Lichts aber bereits zu niedrig ist um die Elektronen zu lösen, ändert sich mit der Spannung hier gar nichts, denn sie hat keine Elektronen zum rüberziehen.
WA = h ∙ fG
Mit fG = c / λmin ≈ (2,99792458 ∙ 108 m/s) / (400 ∙ 10-9 m) ≈ 7,5 ∙ 1014 s-1
WA = 6,62607 ∙ 10-34 J∙s ∙ 7,5 ∙ 1014 s-1 ≈ 5 ∙ 10-19 J = (5 ∙ 10-19 / 1,60217662 ∙ 10-19 ) eV
WA ≈ 3,1 eV
Das sichtbare Licht mit der größten Frequenz kann höchsten 3,1 eV Ablösearbeit verrichten und kann folglich keine Fotoelektronen aus der Oberfläche von Aluminium ablösen.
Ändert es etwas an der Aufgabe, wenn das Elektron in einem elektrischen Feld beschleunigt wird und die angelegte Spannung 1000V beträgt?
Vielen lieben Dank! Das hilft mir sehr!
Auf das Angebot komme ich bestimmt gern zurück 😊