 Verfasst am: 12. Jan 2009 20:06 Titel: |
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Wie as_string schon sagte - nein. Irgendwann ist durch Arbeit die kinetische Energie "aufgebraucht" und die Elektronen werden in die andere Richtung beschleunigt.
Ein Amperemeter ist ein Messgerät (analog oder digital) mit einem verschwindend geringem Innenwiderstand, mit dem man einen Stromfluss messen kann. In einem solchen Amperemeter kann natürlich auch ein Messverstärker zum Einsatz kommen. |
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| Verfasst am: 12. Jan 2009 19:40 Titel: |
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| Aber wir rechnen doch die erforderliche Gegenspannung aus, indem wir die kinethische Energie der Photoelektronen mit der elektrischen Energie des Gegenfeldes gleichsetzen... also müssen die e- doch stehenbleiben, zumindest theoretisch? und ganz am anfang, ohne licht, ist das ein einfacher stromkreis ohne spannungsquelle?! und wenn dann das licht draufstrahlt, wird der kreis durch die herausgeschlagenen e- geschlossen, so dass ein strom fließt. richtig? kann man das so sagen? und dann wird die gegenspannung angelegt, die e- werden abgebremst, erreichen die ringanode nicht mehr, so dass kein strom mehr fließt? lg maria ach ja, noch ne theoretische frage: ist ein messverstärker dasselbe wie ein amperemeter? |
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| Verfasst am: 11. Jan 2009 18:08 Titel: |
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| Naja, wenn da ein elektrisches Feld zwischen Anode und Kathode ist, werden die sicher nicht einfach zwischen drin stehen bleiben, sondern fliegen irgendwann zurück. Einige drehen eben erst ganz kurz vorm Ziel um. So lange sie in diesem Feld sind, werden sie ja ständig beschleunigt... Gruß Marco |
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| Verfasst am: 11. Jan 2009 18:05 Titel: |
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| Ob die im Vakuum verbleiben oder zurück zur Kathode "gedrückt" werden hängt von der Energie der Elektronen ab. Elektronen kleinerer Energien werden natürlich zurück "gedrückt". | |
| Verfasst am: 11. Jan 2009 18:00 Titel: |
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| sorry, ich muss noch mal nerven... am anfang, ohne licht, liegt da eine spannung an den elektroden, also an der kathode u. der anode an? dann müssten die doch i-wie geladen sein, oder? oder passiert da nix, weil der stromkreis nciht geschlossen ist? und was passiert mit den herausgeschlagenen elektronen, wenn die "richtige" gegenspannung eingestellt ist, sprich kein strom mehr fließt? bleiben die e- dann im vakuum oder wandern die zurück zur kathode? lg maria |
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| Verfasst am: 10. Jan 2009 17:35 Titel: |
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| danke wishmoep, jetz is so einiges klarer!!
ich war nur verwirrt, weil für mich ne anode immer negativ geladen war... dummer denkfehler  aber hab grad noch ma nachgelesen (danke wiki) dass eine anode sowohl positiv als auch negativ geladen sein kann, je nach richtung der polarität... vielen dank noch ma lg maria |
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| Verfasst am: 10. Jan 2009 16:41 Titel: |
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| Ja - sie wird in dem Sinne positiv geladen. Habe ich das irgendwo dementiert? (wenne ja - dann streich es ^^). Ja - vorher sind beide neutral. Man kann sich also den Bereich zwischen Kathode und Anode als "Quelle" ansehen. Die Elektronen werden aus der Kathode herausgeschlagen und wandern dann zur Anode und dann beginnt das alles zu fließen. |
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| Verfasst am: 10. Jan 2009 16:39 Titel: |
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| also WIRD die kathode erst durch den austritt der elektronen negativ? das wär doch quatsch, wenn e- verloren gehen, herrscht ein e-mangel, so dass die kathode positv wird?? oder ist vorher die kathode und die anode überhaupt nicht geladen, "neutral"? aber wenn der stromkreis da ist... *verwirr* |
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| Verfasst am: 10. Jan 2009 16:36 Titel: |
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| Damit der Effekt funktioniert, muss die Kathode nicht negativ aufgeladen werden. Dieser Effekt beschreibt ja gerade, dass die Elektronen herausgeschlagen werden und nicht einfach, wie z.B. beim Glühwendel von alleine austreten bzw. durch eine Spannung herausgelöst werden. | |
| Verfasst am: 10. Jan 2009 15:57 Titel: |
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das mit dem e-kreislauf hab ich jetz verstanden, vielen dank  also stimmt das soweit dass die cäs-kathode negativ und die ringanode positiv geladen ist? so würde das für mich nämlich am meisten sinn machen... lg maria |
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| Verfasst am: 10. Jan 2009 15:54 Titel: |
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Das Wandern von Anionen bzw. den Elektronen von der Kathode zur Anode schließt ja de facto "nur" den Stromkreis. Siehe Versuchsaufbau Q: Wikipedia Sobald die Elektronen durch das Licht geeigneter Frequenz aus der Kathode herausgelöst (oder herausgeschlagen) werden, wandern sie zur Ringanode. Dadurch, dass wir an der Kathode durch das Herausschlagen einen Elektronenmangel haben fließt ein Strom - sprich es fließen Elektronen - durch den Stromkreis zur Kathode, was man durch das Amperemeter erkennen sollte. Man könnte es also als "Kreislauf der Elektronen" beschreiben. |
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| Verfasst am: 10. Jan 2009 15:19 Titel: |
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| Ok, ist zwar schon en bissel her, aber wir haben den photoeffekt leider jetzt erst in der schule gehabt u dazu hätte ich noch ein paar grundsätzliche fragen (hab mir den thread schon durchgelesen...) es gibt die photokathode, die aus cäsium o. irgend einen anderen alkalimetall, weil die schwach gebundene valenzelektronen besitzen. ist diese photokathode nun negativ oder positiv geladen? lt. wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Kathode wandern positive ionen, sog. kationen zur kathode, also müsste die kathode doch negativ sein, oder? negativ heißt es gibt einen e-überschuss, so dass die photoelektronen abgegeben werden können... diese wandern dann zur ringanode, die positv ist (?!), und "fließen" in die rein? dann würde ja i-wann der elektronenmangel an der anode ausgeglichen sein? irgendwie steht in meinen ganzen phy-büchern immer was andres  wär schon, wenn ihr mit dazu helfen könntet lg maria |
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| Verfasst am: 06. Nov 2008 04:02 Titel: |
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| Das klingt für mich so, als ob du das mittlerweile ziemlich gut verstanden hast Hattest du beim Aufschreiben auch diesen Eindruck? Oder hast du vielleicht hier und da noch eine Rest-Verständnisfrage, die du gerne noch stellen wolltest? ------------------------------------- Eine konkrete Anmekrung habe ich noch: Du betonst oben, dass die Lampe UV-Licht liefert, und unten schreibst du, dass als Ablösearbeit des in dem Versuch tatsächlich verwendeten Materials offenbar eine Ablösearbeit von 0,52 eV herauskommt. Magst du mal probehalber ausrechnen, welcher Wellenlänge das entspricht, und folgern, inwiefern das mit dem Material und dem UV-Licht hier tatsächlich zugetroffen haben kann? |
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| Verfasst am: 05. Nov 2008 22:43 Titel: |
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| Also: Ich habe jetzt mal mit Hilfe von Wikipedia versucht den Versuch zu beschreiben. Kannst du mir vielleicht sagen, ob da irgendwo noch ein Fehler drin ist? Wär lieb Aufbau: Wenn wir den Versuchsaufbau von rechts nach links beschreiben, so ist mit der Stromversorgung der Hg -Lampe zu beginnen. Diese strahlt UV-Licht ab, dass auf eine Sammellinse trifft. Wir benutzen für unseren Versuch UV-Licht, da dieses Licht eine größere Frequenz f als sichtbares Licht hat, und somit die nötige Ablösenergie Wa aufbringen kann, um die Elektronen von der Zinkschicht zu lösen. Das Licht gelangt weiter durch eine Blende und einen Spektralfilter. Danach gelangt das Licht zur Photozelle, in der es die Elektronen aus der Zinkschicht befördert. Innerhalb der Photozelle befindet sich ein Metalldraht und eine Elektrode in Form eines Drahtringes. Bei Bestrahlung mit einer Lampe werden Spannung und Strom der Photozelle in Abhängigkeit von der Lichtintensität und der Lichtfarbe gemessen. Durchführung: Die Photokathode wird mit Strahlung verschiedener Wellenlängen und UV-Licht bestrahlt. Die verschiedenen Wellenlängen werden abgemessen und in die Tabelle eingetragen. Mit Hilfe der Formel f=c/Y^ in der wir für c 3*10^8 einsetzen erhalten wir die Frequenz in Hz. Zwischen Photokathode und Ringelektrode wird gemessen. Ist eine gewisse Grenzfrequenz erreicht, so ist kein Photostrom mehr nachweisbar. Wir legen zusätzlich noch eine Gegenspannung U an, die so lange variiert wird, bis der Photostrom gerade Null ist. Diese Spannung, für welche der Photostrom gleich Null ist, sei U0. Auswertung: Mit Hilfe eines E (f) Diagramms wollen wir unseren Versuch auswerten: Bei Kompensation des Stromes zu Null ist die kinetische Energie der Elektronen in Elektronenvolt gleich der Spannung U0 – die Elektronen werden durch das Feld der Spannung U0 gerade soweit abgebremst, dass sie die Auffangelektrode nicht erreichen können: Ekin = eU0 Trägt man die Ergebnisse aus der Tabelle jetzt in das Diagramm ein (indem man für die y-Ache die kinetische Energie, also U einträgt und für die y-Achse die Frequenz f einträgt), so ergibt sich eine Gerade. In unserem Diagramm, in das wir all unsere Messergebnisse eingetragen haben zeichnen wir eine Ausgleichsgerade. Indem wir nun die Steigung, also m=E/f ausrechnen, berechnen wir im eigentlichen Sinn die Naturkonstante h des planckschen Wirkungsquantums. Die Austrittsarbeit Wa kann man am negativen Achsenabschnitt der y-Achse ablesen, in dem Punkt, an dem die Ausgleichsgrade die y-Achse schneidet. Die Austrittsarbeit in unserem Versuch beträgt ca. 0,52eV. Als die Austrittsarbeit wird der Energiebetrag bezeichnet, den das Photon braucht um das Elektron von der Zinkschicht zu lösen. Besitzt das Photon, dass das Elektron ablöst mehr Energie, so erhält das Elektron den Überschuss als kinetische Energie. Die maximale Energie lässt sich wie folgt berechnen: Wmax=hf-Wa In unserem Fall wären es nach der oben angegebenen Formel –0,52eV. Ein Elektronenvolt ist die Energie, die ein Teilchen mit der Ladung 1 e (Elementarladung) erhält, wenn es die Spannung von 1 V im Vakuum durchläuft und es dadurch beschleunigt wird und somit kinetische Energie gewinnt. |
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| Verfasst am: 04. Nov 2008 21:29 Titel: |
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| Erstmal noch zu dem Faktor zwischen Spannung und kinetischer Energie: Hast du die Formel schon mal gesehen? |
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| Verfasst am: 04. Nov 2008 21:02 Titel: |
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Da steht eV vor... Das habe ich gerade gegoogelt und heißt elektronen Volt... ich glaube das würde dann so eine Aufgabe, wie du meinst einschließen. Das haben wir aber noch nie gemacht. Das sieht auch sehr kompliziert aus...Aber damit kann man das dann in Volt umrechenen, wenn ich das richtig verstanden habe. Und jetzt nochmal zum großen Zitat, aus meinem Buch... Warum muss es 0 sein? |
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| Verfasst am: 04. Nov 2008 20:44 Titel: |
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Ja. Vor allem aber steht da noch ein Faktor zwischen Spannung und Energie. Denn ein Minuszeichen alleine ändert ja noch nichts daran, dass die Einheit von Spannung nicht die Einheit der Energie ist. Welcher? Hast du schonmal zum Beispiel in einer Aufgabe ausgerechnet, wie schnell ein Teilchen wird, wenn es eine Beschleunigungsspannung durchläuft? Welchen Zusammenhang zwischen durchlaufener Beschleunigungsspannung und erreichter kinetischer Energie hast du in so einer Aufgabe verwendet? Hier ist das dasselbe, nur dass die Spannung bremst statt beschleunigt.
Einverstanden |
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| Verfasst am: 04. Nov 2008 20:18 Titel: |
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| Ich habe gerade etwas rausgefunden... Und zwar ist die Gegenspannung gleich die Energie, aber mit nem minus davor... Hat das was mit der Richtung zu tun? Ich bin dadrauf gekommen, weil im Buch die Formel steht: Wmax=hf-Wa für h hab ich die Naturkonstante 6,626*10^-34 und für Wa die Spannung eingegeben. Meine Frage von eben bezieht sich auf den Versuch im Buch und auf den Versuch in der Schule. Also im Buch steht dazu insgesamt: In Versuch 4 legen wir von außen veränderbare Spannungen U zwischen Cs(+) und den Ring (-). Bei U=Umax ist der Photostrom Iph=0, da auch die schnellsten Elektronen R nicht erreichen. Iph steigt erst, wenn U unter Umax sinkt. Dann ist das Feld zwischen Cs(+) und Ring (-)schwächer. Nun landen auch langsamere Photoelektronen auf dem Ring. Sie hatten schon im Metalinneren weniger Energie. und in der Schule haben wir bei einem der Messgeräte meine ich auch immer gucken müssen, ob es Null anzeigt... |
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| Verfasst am: 04. Nov 2008 18:39 Titel: |
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Ja, sozusagen. Damit aus dieser Aussage eine vernünftige Gleichung wird, musst du das aber noch ein bisschen genauer sagen und aufschreiben, denn eine Spannung ist ja nicht wirklich dasselbe wie eine Energie, da kann man also höchstens mit viel guten Willen von "gleich groß" sprechen. Was meinst du eigentlich mit diesem Satz? (Sag das gerne auch ein bisschen ausführlicher, wenn dir das beim Überlegen hilft ) |
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| Verfasst am: 04. Nov 2008 17:21 Titel: |
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| Cool, hätte nicht gedacht, dass das ganze doch so einfach ist Hmmm also ich selbst kann das nicht...aber ich schau mal gerade in das schlaue Buch Da steht: Wmax=hf-WA Ich hab auch noch eine Frage: Was bedeutet dann der Satz: Bei U=Umax ist der Photostrom Iph=0, da auch die schnellsten Elektronen R nicht erreichen. Heißt das, dass da die Gegenspannung genau so groß ist wie die kinetische Energie der Elektronen? |
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| Verfasst am: 04. Nov 2008 13:04 Titel: |
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| Genau Kannst du dir auch schon eine konkrete Formel aufstellen, die sagt, wie groß die Gegenspannung sein muss, damit sie Elektronen mit einer gewissen Energie so stark bremsen kann, dass es die Elektronen nicht bis zu dem Draht schaffen? |
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| Verfasst am: 04. Nov 2008 12:09 Titel: |
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| Also ich bin nochmal alles durchgegangen und hab auch nochmal eine Freundin gefragt... Was ich bis jetzt weiß: Die Elektronen werden durch das UV_Licht von der Zinkschicht gelöst. Die freigesetzen Elektronen transportieren eine Energie. Um diese zu messen brauchen wir die Gegenspannung. Wir messen, wieviel Gegenspannung wir brauchen, um die Elektronen zu bremsen. Dadurch kommen wir auf ihre kinetische Energie... War das richtig??? |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 22:14 Titel: |
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| Wie versuchst du dich denn daran? Welche Quellen liest du gerade, die dir dabei helfen, das zu verstehen? Schaust du dir deine bisherige Versuchsbeschreibung und das was du bisher schon dazu verstanden hast und darüber weißt, genauer an? Rufst du dir nochmal in Erinnerung, was die Photonen mit den Elektronen machen, und wie du die Elektronen dann misst? ... |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 21:57 Titel: |
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| Ich weiß es nicht...ich bekomme den Zusammenhang nicht hin... | |
| Verfasst am: 01. Nov 2008 21:17 Titel: |
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| Ja. Also ? | |
| Verfasst am: 01. Nov 2008 20:41 Titel: |
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| es wird gebremst?? | |
| Verfasst am: 01. Nov 2008 20:10 Titel: |
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| Das wundert mich, dass du da noch gar keinen Zusammenhang siehst. Hast du nicht schon im Unterricht mal gelernt, was mit einem geladenen Teilchen in einem elektrischen Feld passiert? |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 20:02 Titel: |
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| Ok...die müssen also in irgendeiner Beziehung zueinander stehen. Ich komme aber nicht dahinter welche...ich hab mir das grad nochmal beim applet angeguckt...aber da werde ich leider auch nicht schlau draus |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 19:53 Titel: |
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| Tipp: Die brauchen wir, weil wir herausfinden wollen, wieviel kinetische Energie die herausgelösten Elektronen haben. | |
| Verfasst am: 01. Nov 2008 19:51 Titel: |
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| Hmmm dann verstehe ich den Sinn der Spannung nicht. Wozu brauchen wir die? | |
| Verfasst am: 01. Nov 2008 19:45 Titel: |
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| Die Gegenspannung ist die von außen veränderbare Spannung aus deinem Buch. |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 19:37 Titel: |
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| Ok gut... der weitere Satz der im Buch steht wär dann: Iph steigt erst, wenn U unter U max sinkt. Vielleicht brauchen wir die Gegenspannung dafür...??? | |
| Verfasst am: 01. Nov 2008 19:30 Titel: |
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Einverstanden, das ist der Fall, mit dem du es hier in dem Versuch zu tun hast. Damit kannst du hier also weiterüberlegen.
Dieser Zusammenhang trifft nicht auf den Fall in deinem Experiment zu: Denn die Elektronen, die hier im Versuch auf den Draht auftreffen, fließen ja als Strom ab. Deshalb fließt auf der anderen Seite des Stromkreises dann ja auch der Strom nach, der dann vom Messverstärker verstärkt und als Photostrom angezeigt wird. Und weil hier die Elektronen abfließen, lädt sich der Draht auch nicht irgendwie auf. Diesen anderen Zusammenhang kannst du also für die Überlegungen in diesem Thread außer Acht lassen. |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 18:32 Titel: |
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| Ok also das ist jetzt wie ich finde was kompliziert. Im Buch steht: " In Versuch 4 legen wir von außen veränderbare Spannungen U zwischen CS und den Ring. Bei U=Umax ist der Photostrom Iph=0, da auch die schnellsten Elektronen R nicht erreichen. In einem anderen Zusammenhang steht , dass die Photoelektronen den Ring soweit negativ aufladen, bis sie die Spannaung Umax= 0,8V erreciht haben. Dann reicht ihre kinetische Energie nicht mehr aus, um zum Ring zu gelangen. |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 17:45 Titel: |
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Einverstanden
Der Trafo bestimmt nur, wie groß die Gegenspannung sein soll. Vieviele Elektronen da als Photostrom fließen, lest ihr an [bzw. hinter] eurem Messverstärker ab.
Einverstanden; ab wann sorgt diese Gegenspannung dafür, dass es die Elektronen nicht mehr bis zum Draht (bzw. zum Ring) schaffen? Was hat der Betrag dieser Spannung mit der kinetischen Energie der Elektronen zu tun? |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 17:26 Titel: |
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| Also im Buch steht, dass die Photoelektronen auf dem Ring landen und diesen negativ auflanden. Bei unserem Versuch würde ich aber behaupten, dass sie auf dem Metaldraht landen und diesen negativ auflanden, was wir dann dank des Trafos erkennen können. Den Link habe ich mir angeschaut, allerdings nicht ganz verstanen. Ich konnte die Gegenspannung einstellen und mit dem obersten die Frequenz. Je größer die Frequenz, desto schneller haben sich die Elektronen bewegt. Mit der Intensität des Lichts änderte sich nicht (das soll doch auch der Fotoeffekt beweisen, oder) und die Gegenspannung hat die Elektronen zurückgestoßen. |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 17:06 Titel: |
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Okay. Was machen nun die Elektronen, nachdem sie herausgelöst worden sind? Wohin fliegen sie? Woran merkt man, dass Elektronen herausgelöst worden sind und mit was misst man das? Welcher Teil der Apparatur ist dazu da, herauszufinden, wieviel Energie die Elektronen haben, nachdem sie herausgelöst worden sind? (Hast du dir auch schon mal den Leifi-Link zu dem Thema angeschaut, den ich dir oben gegeben hatte?) |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 16:57 Titel: |
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| Ok...ich habe mich nochmal hingesetzt und mein Physikbuch und ein Buch, wa sich mir mal zur Hilfe genommen hab durchforstet. Eine Freundin hat mir gestern auch schonmal versucht das Ganze zu erklären. Also die Zeichung oben rechts würde ich jetzt schonmal so beschreiben: In der Zinwand befinden sich die Elektronen, um diese von der Zinkwand zu lösen benötigen wir UV Licht. Das UV Licht liefert die Ablöseenergie, die die Elektronen von der Wand befreien. Weiter steht im Buch, dass man UV Licht braucht, weil dieses eine größere Frequenz hat als sichtbares Licht, das würde gar nicht die Ablöseenergie aufbringen. Was ich allerdings jetzt noch nicht ganz verstehe...Bei unserem Verusch brauchten wir eine Gegenspannung, wofür? |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 13:42 Titel: |
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Ja, natürlich, das glaube ich auch. Hm, du sagst wirklich, du hast schon nachgelesen und wiederholt, was der Photoeffekt ist und was dabei passiert? Dann scheinst du irgendwie bisher entweder noch nicht so gründlich gelesen zu haben oder vielleicht die falschen Quellen gelesen zu haben. Findest du zum Beispiel das Kapitel zum Photoeffekt in deinem Physikbuch verständlich erklärt? Oder magst du zum Beispiel mal in Quellen wie http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/simulationen/09photoeffekt/photoeff_usa1.htm spicken? Denn ich helfe dir natürlich gerne dabei, das zusammenzusetzen, was du kennengelernt und verstanden hast, aber wenn es am Anfang einfach nur darum geht, mal nachzulesen, was der Photoeffekt überhaupt ist und was da passiert, dann möchte ich nur ungern Physikbuch spielen und den Leuten hier im Forum das Nachlesen in ihrem eigenen Heftaufschrieb oder Physikbuch abnehmen. Denn so ein Physikbuch hat einer mal geschrieben, damit es ganz viele lesen können, das ist viel logischer als wenn ich das hier in so einem Forum für jeden einzelnen nochmal neu aufschreibe, obwohl ich eigentlich weiß, dass das in den Physikbüchern längst wahrscheinlich schon viel schöner und ausführlicher drinsteht als ich es hier aufschreiben würde. |
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| Verfasst am: 01. Nov 2008 13:15 Titel: |
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| Also ich glaube unser Lehrer wollte uns mit der Zeichung oben rechts den Photoeffekt nochmal verdeutlichen. Was das genau darstellen soll, hab ich nicht verstanden. Also der Ring in der Zeichnung soll die Photozelle sein und das Rote Kabel die Zinkschicht und das gelbe Kabel der Metalldraht |
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