Der äußere lichtelektrische Effekt

Grundlagen

Das Heruaslösen von Elektronen aus Festkörpern infolge der Bestrahlung mit Licht hoher Frequenz wird als Fotoeffekt, Hallwachseffekt bzw. äußerer lichtelektrischer Effekt bezeichnet.

Der äußere lichtelektrische Effekt wurde 1888 von Wilhelm Hallwachs entdeckt.

1905 erklärte Einstein diesen Effekt mit Hilfe der Quantentheorie bzw. mit Hilfe des Photonenmodells.

Licht besteht demnach aus Quanten, die man Photonen nennt.

Jedes Photon besitzt die Energie E=h*f.

Annahme:

Je ein Photon tritt mit einem Elektron der Katode in Wechselwirkung. Es gibt seine gesamte Energie ab und hört auf zu existieren.

Benötigte Größen und Naturkonstanten

WA Arbeit die notwendig ist, um die Elektronen aus der Kathode
herauszulösen.

Ekin Kinetische Energie der ausgelösten und dabei
beschleunigten Elektronen

h Plancksches Wirkungsquantum

fGrenz Grenzfrequenz ist die Frequenz, die das Licht mindestens
haben muss, um Elektronen auszulösen.

UG Gegenspannung ist die Spannung, die im Experiment
eingestellt werden muss, damit der Fotostrom 0 (null) wird.

C Lichtgeschwindigkeit

Wellenlänge der Lichtes
(sichtbares Licht zwischen 390mm und 780mm)

e Elementarladung






Experimente mit einer Fotozelle

Prinzip: Eine Fotozelle wird mit Licht unterschiedlicher Intensität
und Frequenz bestrahlt.

Ziel: Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums.

Bestimmung der kinetischen Energie der ausgelösten
Elektronen mit der Gegenspannungsmethode

Versuchsaufbau


Experimentielle Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums und der kinetischen Energie der ausgelösten Elektronen mit der Gegenspannungsmethode

Prinzip:
  • Spannungsquelle umpolen (Pluspol an Kathode, Minuspol an
    Anode)
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