Photoeffekt

abiturient_61 · Anmeldungsdatum: 08.02.2012 Beiträge: 14

Also ich habe demnächst eine mündliche Prüfung in Physik.. und habe mir gedanken um die themen gemacht..

Zum Photoeffekt habe ich bereits einen Text verfasst und die mir wichtigen Formeln verfasst. Ich würde euch bitten, mich zu verbessern bzw. mir mitzuteilen, ob etwas unvollständig ist. Danke im Voraus!

UV-Licht fällt auf eine Zinkplatte ein. Durch einen Versuchsaufbau wird demonstriert, dass dabei Elektronen aus der Zinkplatte herausgelöst werden. Die Zinkplatte wird mit Messgerät verbunden. Es fließt Strom, d.h. Elektronen werden in Bewegung gesetzt. Die Energie, mit der die Elektronen in Bewegung kommen, entnehmen sie den einfallenden Photonen, die sie absorbieren. Dabei muss das Elektron eine Energie erreichen, die mindestens so groß wie die Auslösearbeit des jeweiligen Materials sein muss, damit es sich von dem Material löst.

Die kinetische Energie wird durch folgende Formel bestimmt:

Wkin= Ephoton - Wa
= h*f - Wa

und außerdem gilt für die Auslösearbeit:

Wa = h* fG

Außerdem kann man die kinetische Energie der Elektronen berechnen, indem man eine Gegenspannnug bzw. Grenzspannung Ug anlegt. Man verändert die Spannung, bis kein Strom mehr fließt. Ist dies der fall, gilt folgendes:

Wkin=Wel
1/2 mv² = e*Ug

dermeister · Anmeldungsdatum: 02.05.2011 Beiträge: 262

Also den Versuchsaufbau solltest du vor allem zeichnen können und dann erklären. Ansonsten ist das so richtig würd ich sagen

Nur: was kriegst du in Deutsch? Augenzwinkern

abiturient_61 · Anmeldungsdatum: 08.02.2012 Beiträge: 14

^^ Vielen dank !

In deutsch? Keinen Ausfall, das genügt doch Zunge raus

eye · Anmeldungsdatum: 09.11.2008 Beiträge: 10

Hi Abiturient,

ich denke, du solltest den Versuchsaufbau auf jeden Fall genauer beschreiben, vor allem: wo muss ich welche Spannung anlegen und wo und wann fließt dann der Strom? Überhaupt sind deine Ausführungen sehr knapp, die Formelzeichen werden auch nicht erklärt. Vielleicht hast du natürlich nur die Kurzform ins Forum gepostet.

An sich ist deine Beschreibung nicht falsch und die Formeln sind auch richtig. So wird aber nicht ganz klar, was eigentlich der Witz am Photoeffekt ist:

Normalerweise legt man ja zwischen der Zinkplatte und einer Anode eine Spannung an. Zunächst fließt dann kein Strom, weil die Luft zwischen Zink und Elektrode nicht leitet. Erst wenn man die Zinkplatte mit Licht einer ausreichend hohen Frequenz bestrahlt, werden dort Elektronen ausgelöst, die man dann an der Anode als Stromfluss messen kann.

Der Photoeffekt ist ja historisch deshalb so wichtig, weil er einer der ersten experimentellen Hinweise darauf war, dass Licht sich auch wie ein Teilchen - eben das Phtoton - verhalten kann. Wäre Licht - wie man bis dahin vermutet hatte - ausschließlich eine Welle, müsste der Photoeffekt auch bei Licht niedrigerer Frequenz auftreten. Dann müsste man nur so lange warten, bis die Lichtwelle genug Energie auf die Elektronen im Metall übertragen hat. Das ist aber nicht, was man beobachtet. Stattdessen setzt der Photoeffekt bei einer ganz bestimmten Lichtfrequenz instantan, also unmittelbar, ein, eben dann wenn die Photonenergie so groß wie die Austrittsarbeit des Zinks ist.

Hoffe, dass hat dir ein bisschen geholfen!

Grüße
eye

abiturient_61 · Anmeldungsdatum: 08.02.2012 Beiträge: 14

eye · Anmeldungsdatum: 09.11.2008 Beiträge: 10

Hallo,

ich denke, die genaue elektrotechnische Funktionsweise der Messgeräte musst du nicht kennen Augenzwinkern

. Mir ging es eher um einen schamtischen Aufbau, wie er zum Beispiel im Wikipedia-Artikel zum Photoeffekt gezeigt ist.

Was passiert, wenn das Licht auf die Zinkplatte trifft? Wie du richtig beschrieben hast, werden Elektronen aus dem Metall gelöst. Und dann? Elektronen kann man nun mal nicht sehen, deswegen muss man sich etwas ausdenken, um sie nachweisen zu können. Da nutzt man die Ladung der Elektronen. Man lädt die Zinkplatte negativ auf und stellt ihr eine positiv geladene Anode gegenüber. Was passiert? Die Elektronen, die das Metall verlassen haben, können sich nun frei bewegen. Wegen ihrer negativen Ladung werden sie von der negativ geladenen Zinkplatte abgestoßen und von der positiv geladenen Anode angezogen. Treffen sie schließlich auf die Anode, werden sie von dieser "geschluckt", denn die Anode ist ja auch aus einem leitfähigen Material. Und die Elektronen, die quasi in die Anode wandern, lässt sich eben mit einem empfindlichen Amperemeter (=Strommessgerät) als kleiner Strom messen. Wie das Amperemeter funktioniert, musst du dabei wohl nicht wissen. Aber ohne die Spannung und all das, ist es eben nur einen Metallplatte, die von ein bisschen buntem Licht bestrahlt wird...

Grüße
eye

Vaders Knecht · Gast

Zu deinem Text: Du solltest generell zwischen Saugspannung und Gegenspannung noch unterscheiden. Mit angelegter Saugspannung wird ab einem bestimmen wert ein maximaler fotostrom gemessen. Ändert sich dieser bei andere Frequenz der photonen bzw anderer intensität? Welche folgen ergeben sich daraus für das Wellen/teilchen-modell des Lichts? Diese Fragen solltest du noch klären, weil das ist der Zentrale Punkt des Versuchs. Mach dir zudem noch klar, was die Plancksche Konstante in diesem zshg darstellt (z.B. im arbeit-frequenz-diagramm->steigung) und wie diese zu ermitteln ist.

Als weitere gleichung würd ich hinzufügen, versteht sich aber eig von selbst, c= lambda*f
Wkin(elek) = W(photon) - W(austritt)= 1/2 m v²

Zusatz:
Wird nach Photostrom gefragt:
I = n*q/t
(Photostrom)
P=W/t (Leistung) und W = n(h*f) (gesamtenergie)
denke aber für den GK ist dies nicht relevant.

Kurz: Überarbeite die widersprüche zum wellenmodell

Zu deinen Fragen: was würde passieren wenn die platte positiv geladen wäre und licht einfällt, welches den fotoeffekt auslöst?

Die Elektronen werden von der Kathode aufgefangen ( sofenr keine gegenspannugn anliegt) und anschließend als fotostrom im strommeßgerät gemessen. schau dir den versuchsaufbau mal an.