Fotostrom

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

gute tag,
ich habe noch ein bisschen weiter gerechnet und bin mal wieder an einer aufgabe hängen geblieben unglücklich

also folgendes:
Eine Natriumfotozelle (Austrittsarbeit: W=3,06*10^-19J) wird mit Licht der Wellenlänge lambda=6,5*10^-7m bestrahlt.Die Lichtleistung beträgt am Ort der Fotoschicht P=10^-2W. Die eingestrahlte Energie soll vollständig zur Erzeugung von Fotoelektronen dienen. Wie groß ist unter diesen Voraussetzungen der durch den Fotoeffekt in der Zelle bewirkte Strom, wenn eine Spannungsquelle im Stromkreis alle Fotoelektronen absaugt?
(Eine Spannungsquelle saugt alle Elektronen ab?)

So, ich könnte jetzt natürlich die kinetische Energie der Fotoelektronen (E=h*f-Wa), der Photonen (E=h*f) oder die Gegenspannung (U=E/e) berechnen, aber ehrlich gesagt habe ich keine ahnung was ich brauche bzw. was ich machen muss, um den Fotostrom auszurechnen..

Danke für jede Antwort!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Zwei Tipps:

Magst du mal sagen:

* Welche Eigenschaften die Spannung zwischen Anode und Kathode haben wird, wenn die Aufgabenstellung sagt, dass alle Photoelektronen abgesaugt werden, also dass alle Photoelektronen, die aus der Kathode ausgelöst werden, komplett bis zur Anode fliegen?

* Was haben Elektronen mit Strom zu tun?

Schaffst du es mit solchen Überlegungen schon, loszurechnen?

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

OK, die Spannung wird wahrscheinlich positiv sein um die Elektronen abzusaugen. die Elektronen sind in einem metallischen Leiter verantwortlich für den Stromfluss, weil sie in dem Atomgitter quasi "frei" beweglich sind und beim Anlegen einer spannung sich in die Richtung des positiven Poles bewegen. In diesem Fall werden sie von dem Licht freigesetzt, fliegen zur Anode und werden von dieser "eingesaugt", weil sie ja in diesem Fall dem positiven Pol entspricht.
Ist der Photostrom zwischen Kathode und Anode gemeint oder in der Anode oder Kathode?
Ich kann mir den versuchsaufbau nicht richtig vorstellen.
Moment, die Stromstärke ist doch die Anzahl der Elektronen, die in einer bestimmten Zeit eine Fläche "durchfliegen". Die Anzahl der Elektronen hängt beim Fotoeffekt soviel ich weiß von der Intensität des Lichtes ab, hat die Intensität was mit der Leistung zu tun?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Genau

Magst du diese Gedanken mal weiterverfolgen und versuchen, konkreter in Formeln zu packen?

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

Ja, die Leisung P=E*N, also ist die Anzahl der Lichtquanten pro Sekunde, die auf die in der Kathode befindlichen Elektronen treffen und sie damit freisetzen N=P/E.
Aber davon habe ich ja nich so viel.
Die Stromstärke ist ja auch I=P/U.
dann müsst ich die Spannung ausrechnen, mit der alle Elektronen aufgesaugt werden.
hm ich komm nicht weiter. Den Versuchsaufbau habe ich jetzt nachvollzogen und aufgezeichnet, aber mit der Rechnung grübelnd

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

Ich hab mal die kinetische Energie der Fotoelektronen berechnet, wobei ich allerdings ein negatives Ergebnis, E=4,35*10^-22J rausbekommen habe. Egal, ich hab weitergerechnet mit U=E/e und habe für die Spannung U=-2,71*10^-3V und daraus habe ich jetzt die Stromstärke I=P/U=-3,69A.
Kann das sein?

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Ok, den Beitrag habe ich erst jetzt gelesen.
Für die Anzahl der Lichtquanten habe ich heraus N=|-2,30*10^19|
Merkwürdig unglücklich

Müsste doch auch die Anzahl der freigesetzten Elektronen entsprechen, oder?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

ok ich dachte mir zuerst ich rechne mal die energie der ausgetretenen elektronen aus, mit E=h*f-W=h*c/lambda-W, da hatt ich schon mein negatives ergebnis. aus der habe ich dann mit hilfe der leistung die anzahl der elektronen ausgerechnet, war logischerweise auch negativ.
aber negative energie kann ja schonmal garnich sein, deshalb verwirrt mich das ganze ein wenig

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

ok, ich dachte mir nur das ich die kinetische energie, und damit die geschwindigkit der elektronen gebrauchen könnte, um die anzahl der elektronen pro zeit und fläche, also die stromstärke auszurechnen.

dann mach ich es mal mit E=h*f=h*c/lambda=3,05*10^-19J.
So, damit die Anzahl ausgerechnet ergibt N=P/E=3,28*10^16.

Aber wenn die kinetische Energie gleich 0 ist, wo soll dann ein Fotostrom entstehen?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

Stimmt. Ergibt auch Sinn, denn wenn die Austrittsarbeit gleich der Energie der Lichtquanten ist, muss die kinetische Energie der Elektronen ja 0 sein.
Ist nicht I=N*e/t? Wenn ja, dann hätte ich eine Stromstärke von I=5,25*10^-3A heraus. Wenn nein dann habe ich den falschen leistungskurs gewählt Hammer

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

stffn · Anmeldungsdatum: 11.02.2008 Beiträge: 18

jaa, endlich, danke für die mühe!