Fotoeffekt können die Elektronen das E-Feld verlassen?

John45 · Gast

Meine Frage:
Eine isoliert aufgestellte Hohlkugel mit dem Radius r= 10 cm trägt die positive Ladung Q= 5*10^-10 As. Auf die Kugel fällt Licht der Wellenlänge lambda=100nm. Die Auslösearbeit Wa beträgt 1.37eV.

b) Zeige, dass die Elektronen das Feld der Kugel nicht verlassen können.

Mein Ansatz: Wenn die elektrische Energie Eel>Ekin ist, dann wird das Elektron das Feld nicht verlassen können. Bin mir da aber keineswegs sicher.

c) Berechne die Maximale Entfernung von der Kugeloberfläche, die ein Elektron erreichen kann.

Mein Ansatz: Eel-Ekin=q1*q2/(4pi*E0*r)

Das kann nicht stimmen da nach r umgeformt für r ein ziemlich kleiner Wert rauskommt.

Habt ihr einen Ansatz für je einer der Aufgaben

Meine Ideen:
Zu b) Ich weiß Energien kann man nicht als Vektoren darstellen aber das Elektron bewegt sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit weg von der Kugel und da dachte ich mir, wenn Eel (Elektrische Energie) größer als Ekin ist kannn das Elektron das Feld nicht verlassen.

Zu c) Der Ansatz ist kompletter Unsinn und nicht zuletzt wegen des Ergebnisses, denk ich mal

Helferlein123 · Gast

Hallo,

das Zauberwort heißt nich "Energie" sondern "Kraft". Die Kugeloberfläche ist positiv geladen, während die ausgelösten Elektronen negativ geladen sind. Daraus resultiert eine Coulombkraft zwischen Kugel und Elektronen. Wie du richtig mitbekommen hast, bekommen die Elektronen aus dem Energieanteil, der die Auslösearbeit übersteigt eine Geschwindigkeit vom Licht. Diese Geschwindigkeit zwingt die Elektronen auf einen Kreisbahn um die Kugel. Aus dem Gleichgewicht aus Coulombkraft und Radialkraft lässt sich der Abstand r berechnen.

Jetzt du!

Viel Erfolg.

John45 · Gast

Das hat mir sehr weitergeholfen, aber nachgerechnet ist die Radialkraft kleiner (Elektron kann das Feld also nicht verlassen). Ist es dann dennoch möglich die Formeln gleichzusetzen und nach r umzuformen? Immerhin sind die Werte nicht diesselben

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8582

Man kann das zwar auch mit der Kraft die wirkt berechnen, das ist jedoch umständlicher. Mit der Energie ist es am einfachsten und ich glaub Du hattest auch schon die richtige Idee.

Das die Elektronen nach dem Auslösen in einer Kreisbahn um die Kugel fliegen und dann aus der Zentripetalkraft irgendeinen Radius zu berechnen ist Quatsch.