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Photoeffekt
 
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buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 13:03    Titel: Photoeffekt Antworten mit Zitat

hiii...
hab nen riesen problem mit ner aufgabe zum photoeffekt...wäre sehr dankbar fürn ne lösung oder einfach nen tip zur lösung...

aufgabe:
Eine Vakuumphotozelle wird mit Lichter der Wellenlänge lamda = 486nm bestrahlt:
In Abhängigkeit von einer zwischen Anode und Kathode liegenden Gegenspannung U wird die Stromstärke I gemessen (siehe Skizze). Bei U= -0,62V kommt der Strom zum Erliegen.

a) Deuten sie den Verlauf der U-I Kennlinie

b) Berechnen sie aus den vorliegenden Daten die Austrittsarbeit Wa in eV. Um welches Kathodenmaterial könnte es sich handeln?

c) Wie wirkt sich eine Erhöhung der Intensität des eingestrahlten Lichts bei unveränderter Wellenlänge auf den Verlauf der U-I Kennlinie aus? Zeichnen Sie dazu in ein U-I Diagramm zwei Kennlinien für verschiedene Intensitäten und begründen Sie ihre Skizze mit dem Photonenmodell


danke schon im vorraus für die hilfe smile



IMGP2922.JPG
 Beschreibung:
skizze
 Dateigröße:  26.37 KB
 Angeschaut:  6501 mal

IMGP2922.JPG


dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 13:32    Titel: Antworten mit Zitat

Wo ist denn dein Problem genauer?

Was weißt du schon selbst darüber, was hast du dir schon selbst dazu überlegt, was hast du selbst dazu schon gelernt und nachgeschlagen, und wie weit bist du schon dabei gekommen, dich selbst an dieser Aufgabe zu versuchen?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 18:00    Titel: Antworten mit Zitat

um Wa zu berechnen weiß ich schon, dass ich die formel E/kin = h*f*Wa
weiß auch dass h = 6,626*10 hoch minus 34 is

nur mein problem is woher bekomme ich E/kin und f??
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 18:13    Titel: Antworten mit Zitat

Überprüf nochmal die Rechenzeichen in deiner Formel, ich glaube, da hast du dich einfach nur vertippt. Und vergiss nicht, dass das h auch noch eine Einheit hat. Welche?

Ich würde dir empfehlen, mit der a) anzufangen. Wie weit kommst du mit dem Deuten des Diagramms, wenn du mal erklärst, was das Diagramm mit dem Versuchsaufbau (vielleicht magst du den am besten mal hier skizzieren?) zu tun hat, und was da passiert?

Tipps: Wo fällt das Licht drauf, von wo nach wo fliegen die Photoelektronen, was haben diese Photoelektronen mit dem gemessenen Photostrom zu tun, und wann fließt dieser Photostrom und wann nicht?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 18:28    Titel: Antworten mit Zitat

oh ja...natürlich -Wa Augenzwinkern
hm h hat die einheit Js

die skizze würd ich so deuten, dass wenn man die spannung erhöht, erhöht sich eben auch die stromstärke!

bin ganz und gar keine leuchte in physik...will nur auf meine 5p kommen um nicht zu unterpunkten Hilfe
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 22:10    Titel: Antworten mit Zitat

buju hat Folgendes geschrieben:
oh ja...natürlich -Wa Augenzwinkern
hm h hat die einheit Js

Einverstanden smile

Zitat:

die skizze würd ich so deuten, dass wenn man die spannung erhöht, erhöht sich eben auch die stromstärke!

Das könntest du ja für jede Kurve mit positiver Steigung so ähnlich sagen, aber das hilft wohl eher nur wenig dabei, zu verstehen, was beim Photoeffekt passiert.

Magst du mal versuchen, den Tipps von oben zu folgen und den Versuchsaufbau für diesen Versuch zum Photoeffekt mal konkret aufzumalen und dazuzusagen, was du schon verstanden hast, was da passiert?

Was ist der Photoeffekt überhaupt?

Was ist die Gegenspannung, die sich zwischen Kathode und Anode aufbaut, und woher kommt sie?

---------------

Zum Beantworten und Verfolgen dieser Tipps kannst du natürlich gerne das verwenden, was du schon im Unterricht dazu gelernt hast oder was du in deinen Aufschreiben und deinem Physikbuch dazu findest. smile
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 22:14    Titel: Antworten mit Zitat

tut mir leid...steig echt null durch!
werd dann morgen ohne lösung in die schule müssen!
aba danke trotzdem
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 22:32    Titel: Antworten mit Zitat

Irgendwas weißt du doch sicher schon über den Photoeffekt.

Magst du mal in dein Buch oder in deinen Aufschrieb schauen, oder mal zum Beispiel hier

http://www.pctheory.uni-ulm.de/didactics/quantenchemie/html/PhEff-F.html

, um zu verstehen und zu wiederholen, was der Photoeffekt überhaupt ist?

Wie weit kommst du damit beim Überlegen der Tipps von oben?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 22:42    Titel: Antworten mit Zitat

ja wie der photoeffekt im groben funktioniert ist mir klar!
jedoch kann ichs einfach nicht auf die aufgabe anwenden.
danke für deine bemühungen, aber ich steig echt ned durch, 0p in der klausur ebenfalls über das selbe thema!
hab gehofft hier ne lösung zu finden dass ich ned unterpunkte
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 22:51    Titel: Antworten mit Zitat

Hier im Forum geht es uns nicht darum, fertige Lösungen hinzuschreiben, sondern wir wollen dir helfen, das ganze so zu verstehen, dass du das selber schaffen kannst.

Und dazu hilft es natürlich ungemein, je mehr du uns hier sagen kannst, was du bisher schon verstanden hast und woran wir anknüpfen können, wenn wir dir weiterhelfen.

Weißt du schon, wann es das Licht schafft, Photoelektronen aus dem Material herauszulösen, auf das es trifft? (Woraus werden die Photoelektronen im Versuchsaufbau oben ausgelöst, aus der Kathode oder aus der Anode?) Und wohin diese Photoelektronen dann fliegen?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 22:57    Titel: Antworten mit Zitat

ich vertshe z.B dass erst ausgelöst wird ab einer gewissen grenzfrequenz bzw grenzwellenlänge..die photonen "fliegen" auch nur davon wenn das elektroskop negativ geladen ist.

richtig so?mit anode und kathode kann ich leider nix anfangen
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 23:07    Titel: Antworten mit Zitat

Du sprichst da von einem Versuch zum Photoeffekt mit einem Elektroskop.

In dieser Aufgabe ist allerdings ein anderer Versuchsaufbau gemeint, nämlich einer mit Kathode und Anode wie in der Skizze auf der ersten Seite in

http://www.uni-graz.at/expwww/lu_4_aufgaben/lu_4_10-planck.pdf

Kommst du damit schon etwas weiter?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 23:10    Titel: Antworten mit Zitat

aaah neuland für mich smile
die photonen fliegen dann von der anode weg oder?
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 23:14    Titel: Antworten mit Zitat

Wovon die Photonen wegfliegen, würde ich für diesen Versuchsaufbau als nicht so wichtig bezeichnen (im Zweifelsfall fliegen die Photonen einfach von der Lichtquelle weg Augenzwinkern ).

Aber worauf treffen die Photonen, so dass sie dort Photoelektronen auslösen? Und wohin fliegen dann diese Photoelektronen zum Beispiel? Magst du das aus der ersten Seite in dem Link mal versuchen, herausfinden?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 23:21    Titel: Antworten mit Zitat

sie fliegen gegen das elektrische feld, aber nur solange die kinnetische energie der photonen größer ist als die energie des elektrischen feldes!
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 23:24    Titel: Antworten mit Zitat

Einverstanden smile

Aber wo werden die Photoelektronen herausgeschlagen, und wohin fliegen sie, und wieso kann man dann einen Photostrom messen?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 23:34    Titel: Antworten mit Zitat

ich denke sie werden aus der Anode herausgeschlagen...so dass strom fließt. sie fliegen also richtung kathode und schließen den stromkreis. es fließt aber nur strom wenn die kinetische E der elektronen größer als die energie, die sie überwinden müssen um den stromkreis zu "schließen"
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 23:44    Titel: Antworten mit Zitat

Schau am besten noch ein bisschen genauer in den Text, der in dem Link bei der Skizze steht. Dann siehst du, dass die Photoelektronen aus der Kathode herausgeschlagen werden und zur Anode fliegen, solange ihre kinetische Energie dafür reicht.

Also haben wir nun folgendes herausgefunden:

1) Das Licht, also die Photonen, treffen auf die Kathode.

2) Wenn die Energie eines Photons groß genug ist, dann schlägt es ein Elektron (ein sogenanntes Photoelektron) aus der Kathode heraus.

3) Wenn die kinetische Energie dieses Photoelektrons groß genug ist, dann schafft es dieses Elektron gegen das elektrische Feld zwischen Kathode und Anode bis zur Anode, und es fließt ein Photostrom.

----------------

Wie würdest du formulieren, was das ganze nun mit dem Diagramm in a) zu tun hat?

-------------------

Und magst du mal anfangen, konkret zu rechnen, indem du dich daran machst, die Energie eines Photons in dieser Aufgabe auszurechnen? Kennst du eine Formel, mit der du die Frequenz des Lichtes ausrechnen kannst, wenn du die Wellenlänge kennst?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 16. Jul 2007 23:48    Titel: Antworten mit Zitat

hm was das ganze mit a) zu tun hat, verstehe ich ned so ganz.

um die frequenz auszurechnen würde ich f= Co/lamda
Co = vakuumlichtgeschwindigkeit? laut formelsammlung Augenzwinkern
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 16. Jul 2007 23:54    Titel: Antworten mit Zitat

buju hat Folgendes geschrieben:

um die frequenz auszurechnen würde ich f= Co/lamda
Co = vakuumlichtgeschwindigkeit? laut formelsammlung Augenzwinkern

Einverstanden smile Magst du das mal machen?

-----------------

Überleg mal mit dem, was du nun bisher schon weißt, wann es die Elektronen besonders leicht haben, es bis zur Anode zu schaffen, und wann besonders schwer. Bei welchen Spannungen U, die zwischen Kathode und Anode angelegt werden, fließt also viel Strom, bei welchen wenig oder gar kein Strom?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 17. Jul 2007 00:01    Titel: Antworten mit Zitat

bei geringer spannung spannung fließen weniger elektronen, bei -0,62v fließen gar keine mehr! wenn die spannung also erhöht wird, nimmt die stromstärke zu und es fließen mehr elektronen.


--

f = 0,299792458*10 hoch -9 m*s hoch -1 : 486*10 hoch -9 m

= 6,169 hoch -22 hz
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jul 2007 00:10    Titel: Antworten mit Zitat

buju hat Folgendes geschrieben:
bei geringer spannung spannung fließen weniger elektronen, bei -0,62v fließen gar keine mehr! wenn die spannung also erhöht wird, nimmt die stromstärke zu und es fließen mehr elektronen.

Einverstanden smile

Da es sich ja hier im Diagramm an den Stellen, die du beschreibst, um negative Spannungen handelt, meinst du dabei sicher mit "geringer Spannung" eine negative Spannung mit hohem Betrag, und mit "wenn die Spannung erhöht wird" meinst du dasselbe wie "wenn die Spannung näher an Null angenähert wird".

Hilft dir das nun schon, um herauszufinden, wie groß die kinetische Energie der Elektronen laut diesem Diagramm sein muss, damit sie es gerade eben noch so bis zur Anode schaffen? Was hat das U, bei dem der Strom Null wird, mit der Energie zu tun, die ein Photoelektron im elektrischen Feld verliert?

----------------------------------------

Zitat:

f = 0,299792458*10 hoch -9 m*s hoch -1 : 486*10 hoch -9 m

= 6,169 hoch -22 hz

Magst du da nochmal ins Reine schreiben, was du für die Lichtgeschwindigkeit einsetzen möchtest? Da hast du dich mit dem "hoch minus 9" und dem "hoch minus 1" dahinter etwas verhaspelt.

Ich würde sagen, es reicht hier vollkommen, wenn du einfach mit dem gerundeten Wert für die Lichtgeschwindigkeit rechnest smile
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 17. Jul 2007 00:19    Titel: Antworten mit Zitat

ne tschuldigung, hilft mir nich wirklich weiter...


hm würde für f nun auf 6,172 hoch -4 kommen
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jul 2007 00:27    Titel: Antworten mit Zitat

Tipp: Wie groß ist denn die Veränderung der kinetischen Energie eines Teilchens der Ladung q, wenn es in einem elektrischen Feld die Spannung U durchläuft?

buju hat Folgendes geschrieben:

hm würde für f nun auf 6,172 hoch -4 kommen

Ich glaube, da hast du nun fast alles richtig eingetippt smile Du hast nur noch vergessen, um den Wert der Wellenlänge eine Klammer zu machen, so dass du auch noch durch die teilst (bisher hast du glaube ich fälschlicherweise mit multipliziert).
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 17. Jul 2007 00:30    Titel: Antworten mit Zitat

hm des 1. versteh ich einfach ned!


ausgerechnet habe ich jetz...komme auf 6,172 hoch 14
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jul 2007 00:41    Titel: Antworten mit Zitat

buju hat Folgendes geschrieben:

ausgerechnet habe ich jetz...komme auf 6,172 hoch 14

Einverstanden smile Jetzt fehlt nur noch die Einheit, dann hast du die Frequenz ausgerechnet smile

Kannst du dann daraus ausrechnen, wie groß die Energie eines solchen Photons ist?

--------------------------------------------------------

Für das mit der Spannung brauchst du einen Zusammenhang zwischen der Energie eines geladenen Teilchens im elektrischen Feld und der Spannung U, die es in diesem elektrischen Feld durchläuft.

Hast du schon mal eine Aufgabe gerechnet, die zum Beispiel so lautete:

Beispielaufgabe:

Ein Elektron durchläuft eine Beschleunigungsspannung U=100 V. Welche kinetische Energie hat es danach, wenn es davor die Geschwindigkeit null hatte?

Welche Formel hast du dabei kennengelernt? Erinnerst du dich, wie diese Formel aussah, oder kannst du sie durch Nachschlagen wiederfinden? Kannst du damit diese Beispielaufgabe lösen?
buju



Anmeldungsdatum: 16.07.2007
Beiträge: 14

Beitrag buju Verfasst am: 17. Jul 2007 00:43    Titel: Antworten mit Zitat

oh einheit ist Hz oder?

hm denke werde nun ins bett gehen und morgen mein bestes versuchen!
aber vielen dank für deine hilfe und v.a für deine geduld smile
gute nacht Thumbs up!
dermarkus
Administrator


Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788

Beitrag dermarkus Verfasst am: 17. Jul 2007 00:47    Titel: Antworten mit Zitat

buju hat Folgendes geschrieben:
oh einheit ist Hz oder?

Einverstanden smile

Gute Nacht Schläfer und viel Erfolg morgen smile
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