5. Schulaufgabe aus der Physik- Lösung

Leistungskurs Physik 11 1.SA im Ausbildungsabschnitt 13/1 12.11.02


1 a)

Zum Loch gelangen alle Atome die in einem Prisma(bzw. Zylinder) der Höhe v·Δt und der Grundfläche A auf A zufliegen:




 

b)

Es träten pro Sekunde mehr Heliumatome als Argonatome aus. Da wegen der geringeren Atommasse die Geschwindigkeit der Heliumatome größer wäre, sich aber alle anderen Größen in der Formel für ΔN nicht ändern würde.

 


2 a)


b)

Die kinetische Energie des Elektrons ist gleich der Differenz der Quantenenergien der Photonen:

 


3 a)


b)


3c)

Der Versuch zeigt die Unabhängigkeit der Elementarladung von der Geschwindigkeit.


4 a)

1) Es existiert eine Grenzwellenlänge oberhalb derer kein Fotoeffekt einsetzt.
2) Die Elektronenenergie ist unabhängig von der Lichtintensität.
3) Der Photoeffekt setzt trägheitslos ein.


b)

1) Elektronen werden nur ausgelöst, wenn die Photonenenergie größer als die Auslösearbeit ist.
2) Höhere Lichtintensität bedeutet mehr Photonen, nicht mehr Photonenenergie.
3) Bereits ein Photon löst ein Elektron aus. Es handelt sich um einen Elementarakt.


c)
Mit Hilfe der Interferenzfilter wird der Reihe nach verschiedenfarbiges Licht auf die Fotozelle gestrahlt. Die Gegenspannung wird so lange hoch geregelt, bis der Anodenstrom versiegt. Diese Spannung mal die Elementarladung ist die maximale kinetische Energie der ausgelösten Elektronen
d)

Ergebnisse:

Zwischen der kinetischen Energie der Elektronen und der Frequenz der Photonen besteht ein linearer Zusammenhang.

Ekin = h·f - W0

Die Steigung der Gerade ist das plancksche Wirkungsquantum.

Wellenlänge in nm

577,0

546,1

491,5

435,8

404,7

Gegenspannung in V

0,20

0,33

0,59

0,92

1,14

Frequenz in 1014 Hz

5,2

5,5

6,1

6,9

7,4


zur Aufgabe