Energiequanten und Stromstärke < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 17:38 Di 27.09.2005 | | Autor: | Isaac |
Hi!
Folgende Aufgabe:
Eine Natriumfotozelle bei der die Austrittsarbeit Wa = 3,06*10^-19 J beträgt wird mit Licht der Wellenlänge [mm] \lambda [/mm] = 6,5*10^-7m bestrahlt.
Die Fotoschicht erfährt die Strahlungsleistung P = 10^-2 W.
Nehmen Sie an, dass die eingestrahlte Energie vollständig zur Erzeugung von Fotoelektronen dient.
Welche Stromstärke I hat unter diesen Voraussetzungen der durch den Fotoeffekt in der Zelle bewirkte elektrische Strom wenn eine Spannungsquelle im Stromkreis alle Fotoelektronen absaugt?
Ergebnis laut Buch: I = 5,23mA
Ich habe mir folgendes gedacht.
I = P / U
e*U = [mm] h*c/\lambda [/mm] - Wa
und dann halt nach U umstellen!!
Das Ergebnis davon dann bei I = P/U einsetzen!
Nur leider kommt nichts richtiges bei raus, wenn ich aber die Austrittsarbeit nicht benutze, dann bekomme ich das richtige Ergebnis raus.
Ist die Austrittsarbeit unwichtig in dieser Aufgabe und wenn ja warum und wieso steht die dann da?
MfG
Isaac
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Hi!
> Eine Natriumfotozelle bei der die Austrittsarbeit Wa =
> 3,06*10^-19 J beträgt wird mit Licht der Wellenlänge
> [mm]\lambda[/mm] = 6,5*10^-7m bestrahlt.
> Die Fotoschicht erfährt die Strahlungsleistung P = 10^-2
> W.
> Nehmen Sie an, dass die eingestrahlte Energie vollständig
> zur Erzeugung von Fotoelektronen dient.
> Welche Stromstärke I hat unter diesen Voraussetzungen der
> durch den Fotoeffekt in der Zelle bewirkte elektrische
> Strom wenn eine Spannungsquelle im Stromkreis alle
> Fotoelektronen absaugt?
>
> Ergebnis laut Buch: I = 5,23mA
>
> Ich habe mir folgendes gedacht.
> I = P / U
>
> e*U = [mm]h*c/\lambda[/mm] - Wa
> und dann halt nach U umstellen!!
> Das Ergebnis davon dann bei I = P/U einsetzen!
also [mm] I=\bruch{P}{U} [/mm] ist natürlich richtig...
[mm] W_{A}=E [/mm] benötigte Energie zum Austreten der Elektronen
E=e*U
E=h*f
[mm] \Rightarrow [/mm] e*U=h*f [mm] \Rightarrow U=\bruch{h*f}{e}
[/mm]
[mm] I=\bruch{P*e}{h*f}=5,24mA
[/mm]
die Austrittsarbeit [mm] W_{A} [/mm] wird auf diesen Rechenweg nicht gebraucht. Man könnte über diese jedoch die Grenzfrequenz berechnen [mm] \Rightarrow f_{g}=\bruch{W_{A}}{h} [/mm] wobei wir diese schon durch die über [mm] f_{g}=\bruch{c}{\lambda_{g}} [/mm] bestimmt haben und desweiteren ist [mm] W_{A}=e*U=h*f [/mm] Wie sagt man so schön, viele Wege führen nach Rom... allerdings gehört das - [mm] W_{A} [/mm] nicht in deine obige Formel [mm] \Rightarrow W_{A} \not= W_{A}-W_{A} [/mm] ....
Ich hoffe, das hilft Dir ein wenig weiter. Wenn nicht einfach nochmal posten...
Gruß
kruder77
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 11:15 Mi 28.09.2005 | | Autor: | leduart |
Hallo Isaac
> Eine Natriumfotozelle bei der die Austrittsarbeit Wa =
> 3,06*10^-19 J beträgt wird mit Licht der Wellenlänge
> [mm]\lambda[/mm] = 6,5*10^-7m bestrahlt.
> Die Fotoschicht erfährt die Strahlungsleistung P = 10^-2
> W.
> Nehmen Sie an, dass die eingestrahlte Energie vollständig
> zur Erzeugung von Fotoelektronen dient.
> Welche Stromstärke I hat unter diesen Voraussetzungen der
> durch den Fotoeffekt in der Zelle bewirkte elektrische
> Strom wenn eine Spannungsquelle im Stromkreis alle
> Fotoelektronen absaugt?
>
> Ergebnis laut Buch: I = 5,23mA
>
> Ich habe mir folgendes gedacht.
> I = P / U
>
> e*U = [mm]h*c/\lambda[/mm] - Wa
Diese Gleichung gilt für die GEGENSPANNUNG die man anlegen muss, damit grade kein Strom mehr fließt.
Sie hat nichts mit der "Absaugspannung zu tun, die man anlegt, um den Elektronenstrom zu bekommen.
Von der ist im Text nur angegeben, dass sie ausreicht, alle entstandenen El. abzusaugen. dazu reicht eine winzige Spannung, die du hier nicht ausrechnen kannst.
P ist hier die Leistung der Strahlungsquelle, die auf der Fotoschicht ankommt.
also kann man daraus die Anzahl der ausgelösten Elektronen pro Zeit ermitteln:
P=n*h*f/t daraus n=P*t/(h*f) n=Anzahl der Lichtqu.
In der Aufgabe wird vorausgesetzt, dass jedes ankommende Lichtquant ein El. auslöst. also ist n auch die Zahl der Elektronen. und I=Q/t=n*e/t jetzt n von oben eingesetzt und du bist fertig.
> und dann halt nach U umstellen!!
> Das Ergebnis davon dann bei I = P/U einsetzen!
> Nur leider kommt nichts richtiges bei raus, wenn ich aber
> die Austrittsarbeit nicht benutze, dann bekomme ich das
> richtige Ergebnis raus.
> Ist die Austrittsarbeit unwichtig in dieser Aufgabe und
> wenn ja warum und wieso steht die dann da?
Ich hoff, du hast eingesehen, dass dein U das fasche war. Dass es mit deinem U ohne Wa richtig wird, liegt
daran, dass du ja dann hf benutzt statt eU und wie man h*f nennt ist egal.
Dass die Austrittsarbeit angegeben ist, ist wichtig, weil man eigentlich erst nachrechnen muss, ob überhaupt ein Elektron austritt!, wenn bei der Überprüfung [mm] h*c/\lambda
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:40 Mi 28.09.2005 | | Autor: | Isaac |
Hi!
Danke für die verschiedenen Rechenwege.
Nochmal was zur Austrittsarbeit.
Wenn ich jetzt in dieser Aufgabe $ [mm] h\cdot{}c/\lambda
Wobei diese Überprüfung ja eigentlich hinfällig ist da ja gesagt wird das die "Energie vollständig zur Erzeugung von Fotoelektronen dient", aber nochmal zurück zu dieser Überprüfung wenn ich meine bekannten Werte einsetze ist mein Wert kleiner als die Austrittsarbeit... oder?!
MfG
Isaac
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| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 18:30 Mi 28.09.2005 | | Autor: | leduart |
Hallo
Ich hatte die Energie nicht überprüft, komm aber bei [mm] \lambda [/mm] =6.5*10{-7}m auch auf
W ca [mm] 3.05*10^{-19}J [/mm] also zu wenig, um ein Elektron auszulösen.
D.h. der Strom ist 0 egal wie hoch die Leistung, sie kann einfach nicht zur Erzeugung von El. benutzt werden! Wahrscheinlich hat sich der Autor nen Fehler geleistet! oder es ist mit Absicht ne Art Fangfrage!
übrigens mit rotem Licht funktioniere normale Fotozellen wirklich nicht. Du musst also nur sicher gehen, dass du alle Daten genau hast, dann ist der Strom 0
Gruss leduart
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