Quantenphysik

Quantenobjekt Photon

Animationen zum Photoeffekt

  • Wie überträgt Licht seine Energie?
  • Was sind eigentlich Photonen?
  • Licht – auch nicht mehr als Billardkugeln?
  • Können Teilchen aus Strahlung entstehen?

Animationen zum Photoeffekt

JAVA-Applet der Unversity of Colorado (PhET)

Die Stärke dieses Applets der Universität von Colorado 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.

JAVA-Applet der Unversity of Illinois

Während Sie bei der Simulation von Herrn Fendt genau den im Unterricht vorgeführten Versuch nochmals nachvollziehen können, wird hier auf die Bewegung der ausgelösten Photoelektronen eingegangen.

  • Mit dem oberen Regler können Sie die Frequenz des eingestrahlten Lichtes verändern.

  • Mit dem Regler darunter die Intensität (brightness)

  • Der Regler auf der rechten Seite lässt die Einstellung der Gegenspannung zu.

  • Das Strommessgerät am unteren Ende zeigt mit einem roten Balken die Stromstärke an.

Verändern Sie die Frequenz des eingestrahlten Lichts und stellen Sie jeweils fest, welche Gegenspannung erforderlich ist, damit der Photostrom zu Null wird. Untersuchen Sie hierbei auch jeweils den Einfluss der Helligkeit der Quelle.

 
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