Herleitung von E=h*f

BERT · Gast

Hallo!

Benötige dringend die Herleitung von E=h*f durch Versuche mit LEDs. Habe zwar Material dazu, versteh aber gar níx.

Gruß BERT

dachdecker2

Poste mal, was du dazu hast. Ich nehme mal an, dass Messwerte dabei sind.

Nikolas

Bei den verschiedenen LED bekommst du verschiedene Frequenzen und damit unterschiedliche Energien der emitierten Photonen [was du allerdings jetzt noch nicht weiss).
Jetzt nimmst du eine Photozelle ohne Gegenspannung und schießt mit deinen Photonen drauf, wobei du achten musst, dass nur das Licht aus den LEDs draufkommt, sonst kannst du die Messung in die Tonne treten.
Wenn du jetzt verschiedene Frewquenzen testest, wirst du bemerken, dass die Spannung in der Photozelle nur von der Frequenz der Photonen und nicht von der Intensität des Lichts abhängt.
Die Spannung die du jetzt misst, entsteht so:
Die Photonen lösen e- aus dem Katodenmaterial (Cs,CsO), die teilwise Richtung Anode fliegen und diese aufladen. Das passiert so lange, bis das Gegenfeld zwischen Anode und Kathode so groß ist, dass die energiereichsten Elektronen nicht mehr dagegen anlaufen können. Damit hast du schonmal die Info, das die gemessene Spannung proportional zur Energie der Photonen ist. Jetzt zeichnest du die Messwerte auf, indem du die Frequenz des Lichts nach rechts aufträgst und nach oben die Energie der schnellsten Photonen (e*

). Damit solltest du jetzt eine Gerade erhalten. Der Winkel zwischen der Geraden und der Frequenzachse, kannst du als

bezeichnen, die wird nachher wichtig.
Wenn du das Experiment mit anderen Kathodenmaterialien durchführst, und auch diese Messwerte in dein Diagramm einzeichnest, wirst du parallele Geraden erhalten.
Die Geraden lassen sich am Besten durch Funktionen der Art

dartsellen. Hier sieht es dann so aus, das gilt:

h ist das Plank'sche Wirkungsquantum.
In Energien gesprochen, sieht das dann so aus:

, wobei

die Austrittsarbeit eines e- ist, also die Energie, die benötigt wird, um das Elektron aus der Leiter zu entfernen.
Mit der restlichen Energie wird dann das Elektron beschleunigt.
Um zu wissen, welche Energie benötigt wird, um ein e- überhaupt aus dem Leiter herrauszuschlagen, setzt man

auf Null und erhält dann als Grenzfrequenz

hier handelt es sich um eine minimale Frequenz und ist nicht zu verwechseln mit der Grenzfrequenz bei der Röntgenstrahlung, dort ist die Grenzfrequenz eine maximale Frequenz!
Der Photoeffekt ist ein Paradebeispiel für ein Experiment in dem man den Korpuskel-Charakter des Lichts sehen kann.