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Versuche

\(h\)-Bestimmung mit der Gegenfeldmethode (Simulation von PhET)

Hinweis: Die Simulation basiert auf JAVA und wird im Browser emuliert. Deshalb ist die Ladezeit etwas länger und die Reaktionszeit der Simulation verlangsamt.

Die Stärke dieser Simulation ist die Möglichkeit, die Versuchsergebnisse bei verschiedenen Katodenmaterialien in Diagrammen darstellen zu lassen.

  • Zunächst lässt sich in dem Fenster rechts oben das Kathodenmaterial auswählen.

  • Beim Photoeffekt haben die ausgelösten Elektronen nicht alle die gleiche kinetische Energie. Bei den meisten Betrachtungen bezieht man sich auf die maximale kinetische Energie der Photoelektronen. Durch einen Haken an dem Kästchen rechts oben, erreicht man, dass nur diese Elektronen dargestellt werden.

  • Mit dem Regler bei der Strahlungsintensität (oben) können Sie die Helligkeit der Lampe variieren.

  • Unmittelbar darunter kann mit einem Schieber die Frequenz der auf die Kathode treffenden Strahlung eingestellt werden.

  • Mit dem Regler an der Batterie (Mitte, unterer Bildteil) stellt man die Spannung zwischen Kathode und Anode ein. Dabei ist es möglich die Photozelle mit einer Gegenspannung, aber auch mit einer "Saugspannung" zu betreiben.

  • Schließlich lässt sich mit den Knöpfen in der Bildmitte unten die Bewegung der Photoelektronen gestoppt, bzw. wieder eingeschaltet werden.

Auf der rechten Seite des Bildes kann man nun verschiedene Diagramme auswählen:

  • Die Kennlinie der Photozelle (U-I-Diagramm) wird durch Variation der Spannung aufgenommen werden (roter Graph).

  • Der Zusammenhang zwischen Strahlungsintensität und Stärke des Photostroms wird in dem mittleren Diagramm dargestellt (grüner Graph). Man erhält den Graphen durch Betätigung des Schiebereglers für die Intensität. Dabei kann man sich sehr schön klar machen, dass eine Steigerung der Lichtintensität nur dann eine Stromerhöhung bewirkt, wenn das eingestrahlte Licht über der Grenzfrequenz des ausgewählten Kathodenmaterials liegt.

  • Im dritten, unteren Diagramm (blauer Graph) kann man durch Bedienung des Schiebereglers für die Lichtfrequenz schließlich den Zusammenhang zwischen maximaler kinetischer Energie der Photoelektronen und der Lichtfrequenz untersuchen.