Photoeffekt. Gegenspannung berechnen?

Meemou · Anmeldungsdatum: 05.10.2014 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,

Letzte Stunde in Physik ( war krank) haben wir den Fotoeffekte kennengelernt. Um das planksche Wirkungsquantum auszurechnen, hat uns unser Lehrer Beispiel-Werte (Frequenz) gegeben: 5,19*10^-14Hz. Dann allerdings haben wir die Gegenspannung und die kinetische Energie (in eV) ausgerechnet. Wobei die kinetische Ernergie einen Wert von 0,78eV hat. nun zu meiner Frage: wie komme ich auf dieses Ergebnis?
Ich habe zuerst versucht das planksche Wirkungsquantum h zu benutzen und mit der Frequenz zu multiplizieren. Mal ganz davon abgesehen, dass es nicht funktioniert hat (logisch: ist ja auch nur ein Testwert bei dem nicht mal das genau h rauskommt) haben wir es ja zu dem Zeitpunkt auch ohne h berechnet und dann mit mehreren Werten zum ersten Mal h berechnet. Wie komme ich sonst auf dieses Ergebnis?

Meine Ideen:
Ich habe zuerst versucht das planksche Wirkungsquantum h zu benutzen und mit der Frequenz zu multiplizieren. Mal ganz davon abgesehen, dass es nicht funktioniert hat (logisch: ist ja auch nur ein Testwert bei dem nicht mal das genau h rauskommt) haben wir es ja zu dem Zeitpunkt auch ohne h berechnet und dann mit mehreren Werten zum ersten Mal einen Näherungswert zu h berechnet.

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Beim Fotoeffekt kommen nur Elektronen mit Energie

am Detektor an, was bedeutet, dass das Elektron nur von Photonen herausgeschlagen werden kann, die eine Frequenz mal h haben, die größer ist als die Austrittsarbeit aus dem Metall (das Metall hält Elektronen fest und gibt sie nicht gerne ab) und der Arbeit, die das Elektron noch gegen das Gegenspannungsfeld

verrichten muss (als wenn es dann noch einen Hügel hinaufklettern müsste mit Ladung e der Elektronen und Spannung U).
Was am Detektor ankommt, ist das Elektron mit der restlichen Energie als kinetischer Energie (die du wissen wolltest) nach Abzug der anderen konstanten Größen. Also schlägt ein Photon ein Elektron aus dem Metall heraus und das Elektron hat danach etwas weniger Energie als das Photon mit Energie hf.

Wenn du jetzt ein Experiment machst und für jede Photonenfrequenz aufzeichnest, wieviel Energie dein Detektor registriert, bekommst du erst gar nichts, weil die Photonenenergie (Frequenz) zu gering ist.
Bei höheren Frequenzen bekommst du einen Wert, sobald dein Photon eine Energie

hat.
Stellst du die Gegenspannung auf 0, kennst du die spezifische Austrittsarbeit und kannst sagen, welches Metall du verwendest hast.

Dein Schaubild könnte in etwa so ausgesehen haben:

http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Photoelectric_effect_diagram.svg

Der Schnittpunkt mit der y-Achse bei 0 (wenn du die Linie einfach verlängerst), sagt dir, wieviel Austrittsarbeit die Photonen am Metall verichten müssen (denn um so viel ist der Anstieg deiner Linie verzögert, so viel mehr Energie = h mal Frequenz benötigst du).
Aus dem Steigungsdreieck kannst du das Planksche Wirkumsquantum h bestimmen:

Das geht, weil du mit dem Steigungsdreieck einfach die Steigung einer Geraden ausrechnen kannst wie in Mathe eben auch.

Das bedeutet konkret: Du hast im Experiment die Frequenz deines eingestrahlten Lichtes variiert, hast die Gegenspannung fest eingestellt (vielleicht auf 0).
Du kannst daraus die Austrittsarbeit bestimmen und weißt Datenpunkte in Form von (Lichtfrequenz in Herz | kinetische Energie der Elektronen in J).
Die Kurve ist linear, weil hf linear in f ist und alle anderen Größen sind Konstanten.

Ich hoffe, das hilft dir weiter. Versuche, in Physik nicht krank zu sein, es ist manchmal nervig, solche Sachen nachzuholen smile