Der Photoeffekt
Beschreibung / Inhalt
Das vorliegende Dokument beschäftigt sich mit dem Photoeffekt, bei dem Elektronen aus Metallen durch Licht herausgelöst werden. Es wird die Abhängigkeit der kinetischen Energie der Elektronen von der Frequenz des Lichtes untersucht. Dazu wird eine Photozelle verwendet, die aus einer Kaliummetallobefläche und einem Ring besteht. Mit Hilfe der Gegenfeldmethode wird die Grenzspannung U0 ermittelt, bei der die Energie des Feldes, das die Elektronen abbremst, gleich der maximalen kinetischen Energie ist.
Es wird aufgezeigt, dass die maximale kinetische Energie der herausgelösten Elektronen proportional zur Frequenz des Lichtes ansteigt. Es gibt auch eine Grenzfrequenz, unterhalb derer keine Elektronen herausgelöst werden. Diese hängt von der Materialart ab.
Es werden zwei verschiedene Modelle zur Erklärung des Photoeffekts vorgestellt. Das klassische Wellenmodell von Lenard wird kritisiert, da es nicht mit den Versuchsergebnissen übereinstimmt. Einstein hat daher ein alternatives Modell entwickelt, das auf der Vorstellung von Lichtquanten (Photonen) basiert. Er geht davon aus, dass die Energie der Photonen von der Frequenz abhängt und dass sie bei einem Aufprall auf ein Elektron dessen Energie erhöhen können. Die zum Verlassen des Atomverbands notwendige Energie ist abhängig vom Material. Die übertragene Energie setzt sich aus der für den Austritt benötigten Energie und der kinetischen Energie nach dem Austritt zusammen.
Es wird darauf hingewiesen, dass Einsteins Erklärung mit den Versuchsergebnissen übereinstimmt, aber sich nicht mit anderen Eigenschaften des Lichts wie der Inteferenzerscheinungen oder der Beugung und Brechung von Licht erklären lässt. Es bleibt ungeklärt, ob Licht sich aus Wellen oder Lichtquanten zusammensetzt oder ob es eine andere Erklärung dafür gibt.
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Auszug aus Referat
Der Photoeffekt: Wir wissen bereits, daß Licht in der Lage ist, Elektronen aus Metall herauszulösen. In diesem Versuch soll nun die Abhängigkeit der kinetischen Energie der herausgelösten Elektronen von der Frequenz des Lichtes ermittelt werden. Zu diesem Zweck wird eine P hotozelle beleuchtet. Die Photoezelle besteht aus einer großflächigen Kaliummetallobefläche, vor der sich ein Ring befindet. Auf den Ring soll möglichst wenig Licht treffen. Der Versuch wird nach der Gegenfeldmethode durchgeführt, d.h die Metalloberfläche wird über eine angeschlossene Niedrigspannungsquelle negativ aufgeladen und der Metallring positiv. Das zwischen dem Metallring und der Metalloberfläche vorhandene elektrische Feld soll von seiner Stärke bei Versuchsbeginn so gering sein, daß trotz des ent gegenwirkenden Feldes Elektronen sich von der Metalloberfläche auf den Metallring bewegen. Es soll also ein Strom von der Kaliumschicht zum Ring fließen. Fließt ein Strom, so ist die kinetische Energie der Elektronen höher als die Energie des Feldes. Nach dem Prinzip der Gegenfeldmethode wird nun die anliegende Spannung soweit erhöht, bis kein Strom mehr fließt. Genau dann ist nämlich die Energie des Feldes, die eine abbremsende Kraft auf die Elektronen hervorruft, gleich der maximalen kinetischen Energie d er Elektronen. Die so festgestellte Grenzspannung U0 trifft also eine Aussage über die maximale kinetische Energie der herausgelösten Elektronen. Zwischen Spannung und kinetischer Energie gilt ...
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Uraqevx Ubygznaa
Sonstiges
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Referat
Deutsch
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