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Photoeffekt etc.

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Intensität: Je größer, desto mehr Elektronen (Falls überhaupt Elektronen gelöst werd

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1.) Aufbau des Versuchs zum Photoeffekt Beobachtungen: Intensität: Je größer, desto mehr Elektronen (Falls überhaupt Elektronen gelöst werden) Verschiedene Farben -> Verschiedene Anzahl an Elektronen ● LERNZETTEL PHYSIK ● 03.12.2020 Verschiedene Frequenzen verändern die Energie der Elektronen. Je niedriger die Wellenlänge, desto energiereicher die Elektronen. C=lamda*f -> Je höher die Frequenz, desto energiereicher die Elektronen Je höher die Spannung, desto schneller die Elektronen Je kleiner die Spannung, desto langsamer die Elektronen Bei negativer Spannung bewegen sich die Elektronen zurück Bei negativen Werten werden die Elektronen abgestoßen und es fließt weniger Strom Ab einem gewissen Wert der Wellenlänge und darüber kommen keine Elektronen heraus -> Unterhalb einer gewissen Grenzfrequenz kommen keine Elektronen heraus/ Oberhalb einer Grenzwellenlänge kommen gar keine Elektronen heraus Je kleiner die Wellenlänge, desto schneller die Elektronen Die Gegenspannung regelt, welche Elektronen noch zur rechten Seite kommen (Äußerer) Photoeffekt: Eine Lampe scheint auf eine Anode (links), die aus verschiedenen Materialien bestehen kann. Auch die Lampe kann ausgetauscht werden, sodass verschiedene Farben bzw. Frequenzen/Wellenlängen verwendet werden. Zwischen der Anode (links) und der Kathode (rechts) ist eine Spannung angelegt und es wird der Strom zwischen den beiden gemessen (unten). Dabei kann die Spannung auch so gewählt werden, dass die Seite rechts positiv und die Seite links negativ geladen ist. Diese Anordnung nennt man Gegenspannung. 2.) Probleme im Wellenmodell und die Interpretation durch Einstein im Teilchenmodell Probleme: Glasscheibe...

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absorbiert UV-Strahlen -> kein Photoeffekt, höhere Intensität -> nicht mehr (oder überhaupt) Elektronen gelöst, Austrittsarbeit beginnt sofort, laut Formel E=P*t benötige es einige Zeit Interpretation durch Einstein: Licht als Teilchen (=Photon) Energie der Photonen (s.u) Die Elektronen müssen eine Austrittsarbeit WA verrichten, um aus dem Metall zu kommen Energiebilanz/-erhaltung: Ephoton=WA+Ekin Kinetische Energie: Ekin •Me * v² Bei der Gegenspannung und gerade so keinen Strom mehr, gilt: Ekin=Eel=e*U (Eel= elektrische Energie, e= Elementarladung, U= Spannung) = 1 3.) Energie von Photonen und Photoeffekt h*c Ephoton = h * f = " (h= Plancksches Wirkungsquantum 6,626*10-³4 Js, f= Frequenz) EPhoton=WA+Ekin / WÃ= h*fG 4.) Einheit Elektronenvolt (eV) e*V=eV Beispiel: 2e Ladung und 1 V Spannung sind 2eV Energie / Elementarladung e=1,602*10-¹⁹ C eV in Joule = * mal e Joule in eV = : geteilt e Beispiel: 1eV*1,602*10-¹⁹= 1,602*10-¹⁹J / 1J: 1,602*10-¹⁹= 6,242*10¹8 eV 5.) Masse von Photonen Photonen sind masselos. 6.) Impuls von Photonen p=m*v/ Eph=p*c / E=mc² 7.) Aufbau einer Elektronenbeugungsröhre Heiz- spannung Un Anodenspannung U Anode Kathode Graphit folie Vakuum- röhre Beugungs- ringe Beugungsring-Leuchtschirm 8.) Bragg Bedingung die Beugung von Wellen n* 1 = 2 * d * sin (0) 03.12.2020 9.) de Broglie Wellenlänge von Teilchen 2 03.12.2020 10.) Doppelspalt Versuch für Teilchen Man führt den Doppelspalt Versuch hierbei statt mit Licht mit Teilchen durch. Diesen Versuch kann man auch als Zwei-Wege-Experiment benennen, hierbei führt man leichte Änderungen durch um die Teilchen auf zwei Wege aufzuteilen. Dabei ergibt sich ein Interferenzbild. Zusätzlich gibt es eine weitere Variation von diesem Experiment und zwar führt man dies nur mit einzelnen Teilchen durch. Dabei kommen folgende Interpretationen zum Einsatz: Einzelne Teilchen treffen auch einzeln auf dem Schirm auf, dabei ist der Ort zufällig und lässt sich nicht bestimmen Das Interferenz-Muster gibt die Wahrscheinlichkeitsverteilung an, wo die Teilchen auftreten. An den Maxima ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung hoch, an den Minima ist sie klein Diese beiden Aussagen gelten, egal ob die Teilchen einzeln nacheinander über einen größeren Zeitraum verteilt auf dem Schirm landen, oder mit einem Male alle Teilchen zusammen. 3

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