Natriumfotozelle, Fotostrom, Gegenspannung

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

Guten Abend nochmal!

Ich habe noch ein kleines Problem. Und zwar geht es darum eine Gegenspannung auszurechnen, mit der man einen Strom von Fotoelektronen in einer Natriumfotozelle unterbinden kann.
Die maximale Wellenlänge des einfallenden Lichts um Elektronen auszulösen beträgt lambda1=6,5*10^-7m und das einfallende licht eine Wellenlänge von lambda2=3,0*10^-7m.

Ich finde keinen Ansatz. Vielleicht kann mir ja jemand mit einem kleinen Denkanstoß weiterhelfen.

Also gesucht ist U für I=0 (?) bei einer Wellenlänge von 3,0*10^-7m ...

Wäre nett, wenn mir jemand einen kleinen Tipp geben könnte!
Dankesehr!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Magst du mal verraten, was du bisher schon dazu weißt, was dir da weiterhelfen könnte?

Was hast du schon über den Photoeffekt gelernt und verstanden? Kennst du schon konkrete Formeln, die dir hier weiterhelfen könnten? Weißt du zum Beispiel, was man unter Austrittsarbeit versteht, und kannst du mit den Angaben der Aufgabenstellung schon ausrechnen, wie groß sie hier für Natrium ist?

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

Also was ich weiß ist zb die Einsteingleichung, also E=h*f-W
also auch die austrittsarbei: W=h*f-E
Muss ich jetzt vielleicht E mithilfe von E=h*c//lambda ausrechnen, dann die austrittsarbeit um dann zur Spannung zu kommen?
Ich weiß nicht wie ich die Spannung, also die Gegenspannung da mit einbringen soll.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ah, dann musst du vor dem Losrechnen erst noch mal genauer hinschauen, was in diesem Versuchsaufbau überhaupt so alles passiert:

Magst du dieses Experiment mal in eigenen Worten beschreiben, und dabei unter anderem auch sagen

* Was das ganze mit Photonen, Elektronen und mit einer Natriumoberfläche zu tun hat

* was genau das E in deinen Formeln sein soll

* was die Spannung macht, von der hier die Rede ist ?

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

Jaa, also erstmal ist da die Fotozelle, von der Die Kathode wahrscheinlich Natriumbeschichtet ist, die Elektronen müssen also die für Natrium spezifische Austrittsarbeit verrichten, welche ich allerdings nicht in meiner Formelsammlung gefunden habe. Die Energie der Elektronen wäre dann Ekin=h*f-Wa .
Die gegenspannung muss wohl an der Anode angelegt werden, undzwar ist der Fotostrom unterbunden, wenn die gegenspannung alle ausgelösten Elektronen "einsaugt", oder?
Die Wellenlänge der Photonen, also lambda=3,0*10^-7 , ist ja maßgebend für die kinetische Energie der ausgelösten Elektronen, da die gesamte Energie der Photonen auf die Elektronen übertragen wird.
So, das is so weit alles was ich dazu sagen kann.
Achso, und wahrscheinlich kann man die Austrittsarbeit aus Natrium mit der Wellenlänge die das Licht höchstens haben kann, um Elektronen auszulösen, ermitteln. Z.B. mit Wa=h*c/lambda(min)-E .. dabei müsste E allerdings 0 sein, weil es ja die minimale Wellenlänge für Natrium ist.

pressure · Anmeldungsdatum: 22.02.2007 Beiträge: 2496

Hört sich doch ganz gut an. Dann versuch mal zu rechnen.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

Ok, für die Austrittsarbeit habe ich Wa=3,05*10^-19 J raus.
Jetzt könnte ich die kinetische Energie der Fotoelektronen ausrechnen.
Mach ich auch gleich mal... E=h*c/lambda-Wa=3,57*10^-19 J
sooo, wenn ich mich nicht irre ist E=e*U , also U=E/e
so bekomme ich für die Gegenspannung herraus: U=2,23 V
könnte das stimmen?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Prima, einverstanden smile

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

klasse, danke für die hilfe, im endeffekt konnte ich es ja sogar allein smile

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Genau

Und in dem elektrischen Feld zwischen Kathode und Anode werden die Elektronen abgebremst, während sie zur Anode fliegen wollen. Damit sie es bis zur Anode schaffen., brauchen sie also eine ausreichend große kinetische Energie, um diese Gegenspannung zu überwinden.

Diese Gegenspannung baut sich übrigens auch dann auf, wenn man nicht extra von außen eine Spannung zwischen Kathode und Anode anlegt. Denn es fliegen ja ständig negativ geladene Fotoelektronen von der Kathode zur Anode, wenn man die Kathode mit Licht bestrahlt.

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

jaa klingt logisch, danke nochmal, hat mir sehr geholfen!