Wie ist der Zusammenhang zwischen Frequenz des einfallenden Lichts und Bewegungsenergie der Fotoelektronen?
Hallo, ich komme mit der folgenden Aufgabe leider nicht weiter. Es ist sehr wichtig, kann mir bitte jemand verraten, wie man die Aufgabe löst? Ich konnte leider nur den Graphen zeichnen, und habe festgestellt, dass es eine gebrochen rationale Funktion zu sein scheint...
Bestrahlt man die Katode einer Vakuumfotozelle mit Licht verschiedener Wellenlängen, so werden die in der Tabelle angegebenen Gegenspannungen gemessen. Das sind die Spannungen, bei denen jeweils gerade kein Fotostrom mehr fließt.
a) Stellen sie den Zusammenhang zwischen der Frequenz des einfallenden Lichts und der Bewegungsenergie der schnellsten Fotoelektronen grafisch dar! Interpretieren Sie das Diagramm!
b) Ermitteln sie aus dem Diagramm das placksche Wirkungsquantum, die Grenzfrequenz und die für das Katodenmaterial charakteristische Austrittsarbeit!
c) Berechnen Sie die Geschwindigkeiten der Fotoelektronen!
1 Antwort
Hi!
Zu a)
Achtung, du sollst den Zusammenhang von Frequenz f und Ekin darstellen und nicht den Zusammenhang von der Wellenlänge zur Gegenspannung.
Du musst also erst in die entsprechenden Größen umwandeln, von der Wellenlänge in die Frequenz mit c=Lamda*f (c=Lichtgeschwindigkeit), und von der Gegenspannung in Ekin mit Ekin= Q*U und Q der Elementarladung des Elektrons. Hier bleiben die Zahlenwerte einfach gleich und die Einheit ändert sich von Volt (V) zu Elektronenvolt (eV), du musst also da gar nicht rechnen.
Du kannst also jetzt ein Diagramm zeichnen. Du wirst sehen dass für die Frequenz immer Sachen mit *10^14 Hz rauskommen, also ist die x-Achse die Frequenz in 10^14 Hz. Die y-Achse ist entsprechend Ekin in eV.
Interpretieren: Es kommt eine Gerade raus und unter der Grenzspannung werden keine Elektronen gelöst (keine positive Ekin).
Wichtig: lasse noch unten genug Platz auf der Seite, denn die Gerade wird weit nach unten gehen damit du b machen kannst.
zu b)
Plancksches Wirkungsquantum ist der Anstieg (Ansteigsdreieck Zeichen)
Grenzfrequenz ist der Schnittpunkt mit der x-Achse (der Frequenzachse)
Austrittsarbeit ist der Schnittpunkt mit der Energieachse, aber als positiver Wert; das Material kannst du mit der Tabelle im Tafelwerk rausbekommen wo die Austrittsarbeiten für verschiedene Materialien stehen.
zu c)
Ekin = 0,5 * m * v^2
mehr brauche ich dazu glaube ich nicht sagen ;)
Ich hoffe natürlich dass dir die Antwort weiterhilft! Falls du noch ne Frage hast kannst du nen Kommentar schreiben wenn du möchtest! :)
Ja, aber du musst dann vorn statt Ug in V Ekin in eV schreiben 👍
Klasse, vielen Dank. Diesmal ist tatsächlich eine Gerade rausgekommen, toll :D Das sieht so aus wie die Geraden, die wir in der Schule gezeichnet haben, also ist es denke ich richtig. Nur, dass der Platz unten nicht ganz gereicht hat, um bis zum Schnittpunkt mit der y-Achse weiterzuzeichnen, aber das kann man ja abschätzen :)
Super, die Gerade ist dann die sogenannte Einstein-Gerade. :)
Für den Platz nach unten könntest du ja einen kleinen Zettel ankleben, was hast du denn dafür raus und welchem Material entspricht das?
Ja, perfektes Ergebnis, der genau Wert sind 4,1357 *10^-15 aber die Abweichung ist ja für ein Experiment in Ordnung. Frage: Welche Einheit hat die dann bei dir? :)
Sie hat dann eVs als Einheit. Aber zur c): Muss ich die Energie dann vorher noch in Joule umrechnen, bevor ich die jeweiligen Werte von der Tabelle einsetze?
Ja, bei c muss es in Joule umgerechnet werden. Am besten du rechnest auch das Plancksche Wirkungsquantum nochmal in Js um.
Schreibe am Dienstag Physik Klausur genau über das Thema :D
Das wird schon! Jetzt kannst du es ja :)
Naja, von können kann man nicht sprechen. Verstanden habe ich es noch nicht so ganz. Und wie lief die Klausur?
Ganz okay, waren ein paar komische Aufgaben dabei. Wie war dein Test? :P
Es war gar nicht so scheiße wie ich dachte. :D Ich habe ihn zwar noch nicht rausbekommen, aber so schlecht war es gar nicht.
Klausur haben wir wieder. Sehr gut :) Wie sieht es bei dir aus? :P
Das heißt, bei der a) muss ich bei der oberen Spalte jeweils erst die Frequenz ausrechnen und die untere Spalte bleibt gleich?