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Photoeffekt - Photon - Elektron - Austrittsarbeit
 
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Física13



Anmeldungsdatum: 08.06.2020
Beiträge: 1

Beitrag Física13 Verfasst am: 08. Jun 2020 17:33    Titel: Photoeffekt - Photon - Elektron - Austrittsarbeit Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo liebe Community

ich habe eine Frage, wo ich beim meinem Ansatz unsicher bin und aufbauende Fragestellungen:

Licht der Wellenlänge \lambda = 3 \cdot 10^-7 m löst im Vakuum beim Photoeffekt Elektronen aus. Die Austrittsarbeit beträgt A= 2,33 eV

1) Welche Energie hat ein Photon
2) Geben Sie die Austrittsarbeit in der Energieeinheit J an
3) Wie groß ist die Geschwindigkeit eines ausgelösten Elektrons ?


Meine Ideen:
1) Ich habe zunächst die Formel E= h*f genommen und für f c/ \lambda eingesetzt.
Und kam auf das Ergebnis 6,626 * 10^-19 J , soweit richtig ?
2) Danach überlegte ich mir, ob man diese Ergebnis einfach mit 2,33 eV multiplizieren könnte, um auf das Ergebnis zu kommen, aber ich bin mir unsicher.
3) Zum dritten Teil denke ich, dass es um Energieerhaltung geht,dass das Photon absorbiert wird und somit die ganze Energie ins Elektron geht, doch wie mache ich dies rechnerisch ?
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 3233

Beitrag Myon Verfasst am: 08. Jun 2020 21:05    Titel: Re: Photoeffekt - Photon - Elektron - Austrittsarbeit Antworten mit Zitat

Física13 hat Folgendes geschrieben:
1) Ich habe zunächst die Formel E= h*f genommen und für f c/ \lambda eingesetzt.
Und kam auf das Ergebnis 6,626 * 10^-19 J , soweit richtig ?

Ja, das ist, abgesehen von der letzten Kommastelle, richtig. Oder vielleicht besser die Energie noch in eV angeben.

Zu 2: Nein, das wäre nicht richtig. Die Austrittsarbeit hängt ja nicht ab von der Photonenenergie, sondern nur vom Metall. Um von eV in J umzurechnen, ist der Zahlenwert mit der Elementarladung in Coulomb zu multiplizieren.

Zu 3: Ja, man kann eine Gleichung für die Energie aufstellen. Das Photon gibt ja die Energie an ein Elektron ab. Ein Teil davon wird für die Austrittsarbeit benötigt, der Rest ist dann nach Verlassen der Metalls in Form von kinetischer Energie vorhanden. Also

Física12



Anmeldungsdatum: 08.06.2020
Beiträge: 9

Beitrag Física12 Verfasst am: 09. Jun 2020 19:04    Titel: Antwort Antworten mit Zitat

Ist ist also richtig wenn ich bei 2) das Ergebnis mit 6.24×10^18 multipliziere?
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 3233

Beitrag Myon Verfasst am: 10. Jun 2020 11:09    Titel: Re: Antwort Antworten mit Zitat

Física12 hat Folgendes geschrieben:
Ist ist also richtig wenn ich bei 2) das Ergebnis mit 6.24×10^18 multipliziere?

Hmm... welches Ergebnis meinst Du? Die Austrittsarbeit ist ja gegeben, und wenn der Aufgabentext richtig ist, geht es nur darum, diese in die Einheit J umzurechnen. Dazu muss wie erwähnt der Zahlenwert mit dem Zahlenwert der Elementarladung in Cb multipliziert werden - nicht mit dem Kehrwert, 1J ist ja viel grösser als 1eV. Also W_A=2.33eV=3.73*10^(-19)J.
Física12



Anmeldungsdatum: 08.06.2020
Beiträge: 9

Beitrag Física12 Verfasst am: 10. Jun 2020 16:56    Titel: RE Antworten mit Zitat

Okay, Aufgabe 1 und 2 sind nun verständlich.

Nur bei Aufgabe 3) bin ich mir noch unsicher.
Ich habe auch die Formel W= h*f + W_a gefunden.

ich habe die Werte eingesetzt:

W= 6,626*10^-34 * 3*10^-7 + 3,73*10^-19

= 3,73*10^-19

Ist das richtig so? oder habe ich mich total vertan? grübelnd
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 3233

Beitrag Myon Verfasst am: 10. Jun 2020 21:21    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, ehrlich gesagt schon ziemlich vertan;)

Zuerst einmal, die Formel lautet:



Dabei ist Ekin die kin. Energie des Elektrons, h*f die Photoenenergie und W_A die Austrittsarbeit. Die Photonenenergie wurde bereits in a) aus der Wellenlänge berechnet, es gilt . Die Austrittsarbeit ist gegeben.
Für die kinetische Energie gilt weiter die Gleichung



(man kann diese Formel aus der klassischen Physik verwenden, da Ekin viel kleiner als die Ruheenergie eines Elektrons ist).

Nun also diese 2. Gleichung nach v auflösen, und für Ekin die 1. Gleichung verwenden. Beim Ausrechnen die Energien in J, nicht in eV einsetzen, damit als Ergebnis die Geschwindigkeit in m/s rauskommt.
Es sollte sich ergeben v=7.96*10^5m/s.
Física12



Anmeldungsdatum: 08.06.2020
Beiträge: 9

Beitrag Física12 Verfasst am: 11. Jun 2020 16:11    Titel: RE Antworten mit Zitat

Hallo Myon,

vielen Dank für deine Hilfe, hat nun alles geklappt Augenzwinkern

Liebe Grüße smile
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