Fotoeffekt - Grenzfrequenz des Metalls

Felix18 · Gast

Meine Frage:
Hi Leute, lerne gerade für Physik und mir geistert ein kleines Denkproblem im Kopf herum. Folgende Aufgabe:

Es geht um den Fotoeffekt, ein Metall wird mit Licht (Lambda = 500nm) bestrahlt, die Maximalgeschwindigkeit der ausgelösten Elektronen beträgt 6 * 10^5 ms^-1. Zuerst wird nach der Energie gefragt, die benötigt wird um Elektronen aus diesem Metall abzulösen, dann wird nach der Grenzfrequenz gefragt.

Meine Ideen:
Ich habe die Aufgabe nach der Einsteinschen Gleichung Eph = Ea + Ekin gelöst. Die kinetische Energie der Elektronen ergibt sich aus 1/2mv^2 (alles bekannt), die des Lichts aus h * f (f ist durch Lambda bekannt, h sowieso). Die Ablöseenergie Ea ergibt sich dann durch Eph - Ekin. Soweit so gut.

Nun die Frage nach der Grenzrfequenz. Mein Gedanke ist Eph = Ea. Das heißt, die Energie der Photonen muss so hoch sein wie die Ablöseenergie. f würde man dann leicht berechnen können.

Meine Frage nun ist: Nach der Einsteinischen Gleichung würde Eph = Ea ja bedeuten, dass Ekin = 0 ist. Das heißt, die Elektronen dürften nach der ablösung ja eig. gar keine Geschwindigkeit mehr haben, folglich würden sie eig. auch nicht abgelöst werden. Kann mir jemand sagen wo hier mein Ansatzfehler liegt? Ist in der "Ablöseenergie" evtl schon eine gewisse Minimalgeschwindigkeit der Elektronen drin? Ich weiß nicht weiter.

Vielen Dank für jede Hilfe!

CS · Gast

Das ist schon richtig, entspricht die Photonenergie gerade die Ablöseenergie der Elektronen haben diese keine kinetische Energie, sind aber auch nicht mehr an das Metall gebunden. Im Prinzip sind diese Elektronen dann abgelöst und frei. Man kann davon ausgehen, dass diese dann sofort wieder rekombinieren.

Wenn du dir bei wikipedia -> Photoelektrischer Effekt -> Gegenfeldmethode den Aritkel durchliest wirst du feststellen, dass man mit dem dort vorgestellten Aufbau durch die zwischen Kathode und Anode anliegende Spannung die herausgelösten Elektronen "absaugen" kann, d.h. auch Elektronen ohne kinetische Energie, wo also die Photonenergie gerade gleich der Ablöseenergie ist, werden durch die anliegende Spannung zur Anode hin beschleunigt und tragen ebenso zum Photostrom bei.
Mit dieser Methode ist es sehr gut möglich das Plancksche Wirkungsquantum und die Ablösearbeit zu bestimmen.