Aufgabe zum Fotoeffekt.

bgmmzp · Gast

Guten Tag Leute , Ich bräuchte kurz eure Hilfe. Schreibe am Montag eine Klausur über den Fotoeffekt und den Photonenimpuls.

Eine Fotodiode wird mit Licht der Wellenlänge = 540 nm bestrahlt. Legt man zwischen Kathode
und Anode eine Gegenspannung von 0,34 V, so werden auch die schnellsten aller Elektronen, die durch
Wechselwirkung des Lichts mit der Kathode aus dieser ausgetreten sind, gerade auf die Geschwindigkeit
Null abgebremst.
a) Wie groß ist die Energie E der Photonen, die maximale kinetische Energie Ekin der Elektronen, die
Auslösearbeit Wa, sowie die Grenzfrequenz fg des Kathodenmaterials?
b) Mit welcher maximalen Geschwindigkeit verlassen die Elektronen die Kathode?
c) Wie wirkt sich eine Verdoppelung der Lichtintensit¨at auf die maximale Geschwindigkeit der Elektronen
aus? (Begündung!)
d) Verbindet man Kathode und Anode durch einen Leiter, so fließt ein Photostrom. Wie wirkt sich eine
Verdoppelung der Lichtintensit¨at auf die Stromstärke aus? (Erkläre!)

zu a hab ich folgende Werte raus:
Für Energie der Photonen E=3,679*10^-19 J
Für die kinetische Energie E= 5,45*10^-20 J
Für die Austrittsarbeit Wa in eV= 1,96 eV
Für die Grenzfrequenz fg=4,73*10^14Hz

Bei der b hab ich einfach eine Energiebilanz aufgestellt:
Ekin=e*Ug
und hab nach v umgestellt, sodass ich für v einen Wert von 345832 m/s oder 1244995 km/h ermitteln konnte.

c) Meine Antwort: Eine Verdopplung der Lichtintensität besitzt keine Auswirkungen auf die maximale Geschwindigkeit der Elektronen, weil die Energie der einfallenden Photonen nur abhängig von der Frequenz des einfallenden Lichtes ist. Diese Energie wird ja beim Auftreffen auf das Kathodenmaterial vollständig auf die Elektronen übertragen, die davon einen Teil als Ablöseenergie benötigen, um sich herauslösen zu können und den anderen Teil erfahren sie dann als kinetische Energie.
d) Die Stärke des Stroms ist proportional zur Bestrahlungsintensität, d.h wird die Intensität des Lichtes gesteigert, ändert sich die Zahl der herausgelösten Elektronen pro Zeiteinheit t. Sie steigt nämlich. Pro Zeiteinheit werden also mehr Elektronen herausgelöst.

Was haltet ihr von dieser Bearbeitung. Ich bin mir ziemlich unsicher bei den Antworten c und d.

Ich hoffe ihr könnt mir Tipps geben. Danke im Vorraus.

Mit freundlichen Grüßen.