Lichtelektrischer Effekt

subaru · Anmeldungsdatum: 03.10.2008 Beiträge: 16

Hallöchen,
Naja, jetzt sitz ich vor meiner Physik Hausi und hab keinen blassen schimmer, was eig mein Lehrer mit dieser aufgabe meint:
Thema ist äusserer lichtelektrischer Effekt

Aufgabe:
Die Feldstärke E= Emax sin(wt) des Lichts schüttle ein freies Elektron im Metall.
a)Berechnen Sie eine Beschleunigung x´´ (2.Ableitung von x) und seine maximale Bewegungsenergie Ek=0.5 m v² durch Integration!

Mir stellt sich erstmal das Problem, wie über haupt auf das x kommt....
Paar Freund von mir und ich haben schon bisschen rumprobiert, kommen aber nciht so recht weiter.
Vl weiss hier etwas mehr und kann uns paar Tipps geben!
Anmerkung:
LK Physik 13.Klasse
Wir haben zum lichtelektrischen Effekt noch keine Formel oder so durchgenommen.
Ausserdem ist unser Lehrer für wenig Rechnerei bekannt, d.h. die Aufgabe muss also "relativ einfach" zu lösen sein!
Mfg
Manuel

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Tipp: Das x ist die Position des Elektrons.

Kennst du die Ladung q, die das Elektron trägt? Kannst du damit ausrechnen, welche Kraft auf das Elektron in einem elektrischen Feld E erfährt?

Kennst du die Masse m eines Elektrons? Kannst damit daraus die Beschleunigung ausrechnen, mit der es durch diese Kraft beschleunigt wird?

subaru · Anmeldungsdatum: 03.10.2008 Beiträge: 16

super, danke das würde funktionieren.
dann dürfte ja die energie auch nicht mehr schwer sein, einfach a nach dt integrieren, oder?

Mfg
Manuel

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Einverstanden, damit bekommst du das

.

subaru · Anmeldungsdatum: 03.10.2008 Beiträge: 16

Super, danke!
Mfg
Manuel plus dem restlichen Ph-LK

subaru · Anmeldungsdatum: 03.10.2008 Beiträge: 16

jetzt hab ich nochmal was:
Zu dieser Aufgabe heisst Aufgabe c
Wie groß müsste die Bestrahlungsstärk I:S=0.5 * Epsilon-Null * c*E² sein, um die Ablösearbeit W=2,0eV aufzubringen? (f=5,0 * 10^14 Hz)

Ich bin nun folgendermaßen vorgegangen:
Bei der Aufgabe a (wie oben schon beschrieben wurde die maximale Geschwindigkeit v ausgerechnet:
II: v=2 (e/m) *(E/w)

Das hab ich in die Gleichung S eingesetzt und bekam dann ne Formel raus, wo eig alles bekannt ist ausser dem v.
Wie kann ich das v nun noch berechnen.Setze ich nämlich die Gleichung II nochmal ein, dann rechne ich ja im Kreis...

Ich hätte jetzt v mit der Energieerhaltung angesetzt, nur wie krieg ich da die Energie raus, die vom Licht ausgeht... (Ich darf nicht die Formel h*f hernehmen, weil diese Aufgabe zeigen soll, was sich nach der klassischen Variante ergeben würde)..
ich hoffe, ihr habt mich verstanden...
Stimmt das bisher, oder arbeite ich in die völlig falsche richtung?
Mfg
manuel[/code]

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

subaru · Anmeldungsdatum: 03.10.2008 Beiträge: 16

okay...
also
AUfgabe
Die Feldstärke des Lcihts E=E(dach) * sin(wt) schüttle ein freies Elektron im Metall.
a)Berechnen sie seine Beschleunigung a und seine maximale Bewegungsenergie Ek=0.5mv^2 durch Integration

Kraftansatz: ma=eE ->

Die Geschwindigkeit erhält man indem man a nach dt integriert:
mit den Integrationsgrenzen 0 bis T/2
dann erhält man für v:

Die Energie kriegt man durch einsetzen in die Formel: Ek=0.5mv^2
b)Zeigen sie dass Ek bei dieser klassichen rechnung und bei konstanter Bestrahlungsstärke

proportional zu 1/f^2 sein müsste.
da rechnet man einfach bisschen mit der kinet Energie run und kreigt dann den Zusammenhang da raus.
c)Wie groß müsste S sein, um die Abösearbeit W=2,0 eV aufzubringen? (f=5,0*10^14 Hz)
Das wäre nun mein Vorschlag:

und diese gleichung nach E auflöseun und dort einsetzen:

dann kreigt man für S raus:

dann wollte ich nun v ausrechnen...dazu brauch ich ja jetzt nen anderen ansatz weil sonst rechne ich im kreis.Also dachte ich mir, das Elektron ist in einem E-Feld:
Energieerhaltung:
E(Feld)-W=Ekin
diese Energie E(feld) ist ja laut Einstein h*f, nur dürfen wir das ja hier ned hernehmen , weil die Rechnung ja klassisch sein soll...
wie rechne ich sonst die Energie aus?
geht das vl anders?
Mfg
Manuel

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ah, okay, danke, ich glaube, nun verstehe ich, was die Aufgabe meint smile

subaru · Anmeldungsdatum: 03.10.2008 Beiträge: 16

Ok.nach einsetzen erhalte ich dann einen Wert für S mit einer komische Einheit:

Kann das Ergebnis denn stimmen????
Erscheint mir relativ hoch!

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Mir erscheint das spontan auch als ziemlich hoch.

Magst du mal zeigen, wie du das gerechnet hast? Also zum Beispiel mal übersichtlich die Formeln zusammenstellen, mit denen du das gerechnet hast, dann die fertig nach S aufgelöste Formel, dann mit eingesetzten Werten, dann das Endergebnis?

subaru · Anmeldungsdatum: 03.10.2008 Beiträge: 16

Okay....

Energieerhaltung:

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Danke fürs übersichtliche Aufschreiben smile

Tipp: Vergleiche mal das, was du in der drittletzten Zeile für

herausbekommen hast, mit dem Wert, den du in der vorletzten Zeile eingesetzt hast smile

Was würdest du als Einheit des Ergebnisses erwarten? Magst du mal probieren, die Einheit deines Endergebnisses noch ein bisschen umzuformen, damit man besser sieht, ob sie einen Sinn ergeibt?

---------

Kleiner Latex-Tipp am Rande: Die griechischen Buchstaben kannst du einfach mit einem Schrägstrich davor machen:

\omega \pi \epsilon (oder \varepsilon )

Hochzahlen gehen so : v^2 und tiefgestellte Indices so: \varepsilon_0

Ich habs mal in deinem Beitrag von eben etwas verschönert smile

subaru · Anmeldungsdatum: 03.10.2008 Beiträge: 16

das war ein tippfehler ich hab schon mit 10^5 gerechnet
nicht mir 10^14
zu den einheiten:
Aufgabe d ist dann:
Würde SOnnenlicht zur Ablösung reichen (Solarkonstante ist 1,38 kw/m^2)...
das müsste doch von der einheit her gleich sein...

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Einverstanden, deine Rechnung habe ich nun nachvollzogen. Ich bin bis auf zwei Kleinigkeiten einverstanden :

1.) Ich bekomme als Vorfaktor nicht 1/8, sondern 1/2. Magst du das nochmal kontrollieren?

2.) Ich bekomme in der Einheitenrechnung ein C weniger im Zähler. Magst du auch da nochmal nachrechnen, und vielleicht einfach mal die Einheitenrechung extra aufschreiben?

Ansonsten bin ich mit deinem Rechenergebnis, also auch mit der großen Größenordnung der Zahl, die da herauskommt, einverstanden.

Mit der Vermutung, dass die Einheit am Ende etwas wie "Kilowatt pro Quadratmeter" oder "Watt pro Quadratmeter" sein sollte, bin ich einverstanden. Tipp zum Umrechnen: Kannst du ein Watt in Einheiten wie kg, m, s, ... ausdrücken und das zum Umrechnen verwenden?