[Cissai]

Hallo!
Am Mittwochabend hatte ich einige von Euch per ICQ genervt, mir bei meinen Physikhausaufgaben zu helfen. Es ging um den Fotoeffekt, Quantenphysik usw. . Betroffen davon waren chr.flader, Jules, TGO, BT-Tobi und Defence, nochmals herzlichen Dank für Eure Hilfe, auch wenn wir nicht besonders weit gekommen sind.
Doch mit ein wenig Hilfe vom Lehrer und Mitschülern habe ich die Aufgabe in der Schule hinbekommen und muss sagen, so schwer war es doch nicht. :-))

Hier die Aufgabe:

Eine Fotozelle enthält eine Kaliumkathode. Berechnen Sie die Grenzfrequenz (W a=2,25 eV)!
Welche Energie und Geschwindigkeit haben die schnellsten Fotoelektronen bei UV-Licht
(Lambda = 100 nm) ? Ist ihre Energie bei 50 nm doppelt so groß?

Lösung:

Grenzfrequenz:

gegeben: W=2,25 eV=3,60495*10^-19 J , h=6,626*10^-34 Js (Plancksche Konstante)
gesucht: f grenz

W phot= h*f
f grenz= W / h
f grenz= 3,60495*10^-19 J / 6,626*10^-34 Js

f grenz= 5,433*10^14 Hz

Energie:

gegeben: h , W a , Lambda , c= 300 000 km/s= Lichtgeschwindigkeit
gesucht: E und f

E= h*f - W a c= *f
f= c / Lambda
f= 300 000 km/s / 100 nm
f= 3*10^15 Hz

E= 6,626*10^-34 Js * 3*10^15 Hz - 3,60495*10^-19 J

E= 1,6278*10^-18 J


Geschwindigkeit:

gegeben: E kin , m e= 9,1095*10^-31 kg
gesucht: v

E kin= ½ m*v^2

E kin / ½ m = v^2
1,6278*10^-18 / ½ *9,1095*10^-31 kg= v^2
3,574*10^12= v^2

1890,463296 km/s = v



Ist ihre Energie bei 50 nm doppelt so groß?

Die Energie ist bei 50 nm nicht doppelt so groß, die Intensität des Lichts bestimmt die Anzahl der ausgelösten Elektronen, nicht ihre Energie.

Diesen Satz hat mir chr.flader gegeben und er war richtig, danke!
Bei dem rechnerischen Beweis kommt 2817,461022 km/s raus.


Nun haben wir eine knifflige, freiwillige Aufgabe zum nächsten Mal auf. Ich weiß im Moment nicht die Lösung, aber eventuell mag der ein oder andere von Euch es mal probieren.

Das dunkel adaptierte Auge nimmt eine Bestrahlungsstärke von 10^-10 W m^-2 bei Lambda = 600 nm
gerade noch wahr. Wie viele Photonen treffen je Sekunde die Pupillenöffnung von 6 mm Durchmesser?



Viel Spaß! :-)